RbAP48与恶性肿瘤的研究进展

候聪芳 综述 达林泰 审校

随着人类肿瘤在分子生物学领域的研究进展，人们认识到细胞周期是生命活动的基本过程，当受细胞周期调节的信号传导通路或调节因子异常时，细胞可能表现出过度增殖、分化障碍或细胞凋亡减少从而诱发肿瘤形成。研究证实，参与细胞周期调控的因子在细胞周期的不同调控点中起作用，且不同的调控因子对应不同的调控点。视网膜母细胞瘤结合蛋白48(Retinoblastoma associated protein 48，RbAP48)是Rb蛋白的结合蛋白，E2F1和RbAP48在Rb蛋白和HDAC共同存在的条件下才能够相互作用，进而抑制E2F调节基因的转录，目前研究发现RbAP48在大部分肿瘤中表达上调，RbAP48参与肿瘤起始及发生发展的各个过程，因此进一步深入研究RbAP48在肿瘤中的作用机制对临床诊断及治疗方面有着重要的意义。本文将拟对RbAP48与恶性肿瘤之间的相关关系做以综述。

1 Rb蛋白家族和RbAP48结构与功能

1.1 Rb蛋白家族

视网膜母细胞瘤蛋白(Retinoblastoma protein，Rb)是从视网膜母细胞瘤易感基因(Retinoblastoma susceptibility gene)中分离出来的产物，是第一个被分子定义的肿瘤抑制基因[1]，位于染色体13号长臂，总DNA长度为4.7 kb，编码的蛋白分子量为110 kD，其蛋白家族成员还包括pRb、P107(RBL1)和P130(RBL2)，该蛋白家族内含一个Rb口袋蛋白结构，该口袋蛋白结构是Rb和多种蛋白结合一起发挥作用的重要结构域[2]。Rb/E2F信号通路中的一个末端分子E2F1是Rb相关蛋白的主要靶点之一，其相关复合物与E2F目标区域结合就会限制细胞周期的转录，如G1-S期转换过程中，Rb的过度磷酸化减弱了E2F限制并允许细胞周期的进展[3]。Rb除了与E2Fs家族结合外，还与染色质调节剂相互作用，这些接触允许Rb招募和稳定抑制转录的复合物。

1.2 RbAP48结构与功能

RbAP48作为一种与Rb密切结合的蛋白，是Qian等在HeLa细胞(人宫颈癌细胞)中发现的一种新型肿瘤特异型蛋白，分子量为48 kD，编码基因位于1号染色体短臂3区5带1亚带(1p35.1)[4]，其分子结构含有4个WD重复序列并高度保守，最初因在体内、外均可与Rb蛋白结合相互作用为特征得名[5]，属于WD-40蛋白家族，主要结构包括：7个β折叠、伸展环、额外的长氨基末端及羧基末端环[6]。RbAP48是通过不同染色质集合、装配及核小体修饰复合物中分离出来的第一个被鉴定的高峰度蛋白，其能直接与组蛋白H3、H4相互作用[7]。目前研究表明在多种调节因子表达的蛋白复合物中可检测到RbAP48，其内含有若干HDACs的成员，是一种高度丰富的HDACs组分[8]，它是核染色质重构和脱乙酰酶NuRD、Sin3的复合物、LIN、CAF1复合物的组成部分，参与染色体构型、核小体修饰、细胞周期进程和干细胞分化等功能[9-10]，是维持细胞稳定和发育的关键因子。Francesco等[10]发现RbAP48还受核转录因子NF-κB的调节，抑制NF-κB的表达会使RbAP48的表达下调，通过调节转录因子来调控细胞周期进展。近年来研究发现RbAp48作为Rb募集HDAC复合物的一个重要组成成分，还参与了肿瘤的发生发展，在肿瘤的增殖、转移和复发过程中紧密联系。

2 RbAP48在Rb转录传导通路中的相关作用蛋白

2.1 HDACs家族及HDAC1

在正常生理状态下，染色质中组蛋白的乙酰化水平由组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylase protein，HDACs)和组蛋白乙酰化酶(Histoneacetylases，HTAs)共同维系，二者保持动态平衡。组蛋白去乙酰化酶使组蛋白赖氨酸残基去乙酰化，与不同的蛋白相互作用致染色质发生转录抑制来调控细胞活动，如核蛋白和细胞质蛋白等[12]。目前发现HDACs家族有18个成员，根据其依赖性不同分为两类，即经典的Zn+依赖性，包括HDAC1-HDAC11和HDRP；NAD+依赖型SIRT1-7。其中HDAC11为RPD3兼HDAC1相似蛋白[13]。在卵巢癌中HDAC1过表达，在宫颈癌中HDAC2过表达，而在胃癌中HDAC1和HDAC2均出现过表达，在乳腺癌中HDAC1和HDAC6则同时表达，因此HDACs异常表达可导致肿瘤疾病的发生[14]。

HDAC1是Ⅰ类HDACs家族成员之一，其蛋白结构中含有482个氨基酸，分子量为55 kD，可以催化多种蛋白复合物。HDAC1的N-末端脱乙酰化后带正电荷，与带负电荷的DNA结合形成紧密染色质结构，制造一个“关闭”的结构抑制转录，HTAs能使赖氨酸乙酰化，带走其正电荷，打开染色质结构，并通过HDAC1除去赖氨酸上的乙酰基团，逆转上述过程，抑制基因转录[15]。研究证实，RbAp48在Rb相关抑制复合物HDAC1、HDAC2和HDAC3的介导下起转录抑制作用，HDAC1通过调控Rb/E2F信号通路中E2F1的乙酰化水平来影响E2F1的转录活性，其主要受两条信号通路的调控，即Ras/NEK/ERK作用于胞浆的信号通路和Rb/E2F作用于胞核的信号通路，其胞核的Rb/E2F信号通路直接调控着G1-S期的进程[16]。HDAC1通过乙酰化不同种类的细胞转录因子或蛋白，影响着多种抑癌蛋白或癌基因的表达，导致细胞的恶性增殖和肿瘤的发生。

2.2 E2Fs家族及E2F1

E2Fs转录调节因子家族最早由Rovesdi等在1986年研究腺病毒E2时被发现，因与其启动子序列结合而得名，它能识别对多种细胞功能至关重要的基因表达，包括细胞周期进展、DNA修复、DNA复制、分化、增殖和凋亡，并且可以与pRb及相关蛋白相互作用，与多种致癌及抑癌基因关系密切[17]。E2Fs作为关键的转录因子家族，包括8个不同基因编码的≥10个成员，即E2F1-E2F8。多数研究基于结构和功能将E2F分为两个亚组：转录激活因子(E2F1-E2F3a)和转录抑制因子(E2F3b-E2F8)，其成员在DNA的结合域均具有高度同源性[18]。在人类恶性肿瘤中多数E2F家族成员的表达失调，例如E2F1-E2F8是Rb肿瘤抑制因子的下游效应子，通过一个或多个保守的DNA结构域与靶启动子结合来调节表达。此外，作为癌基因的E2F1或E2F3也被发现在许多恶性肿瘤中被扩增，在一些患有神经母细胞瘤、甲状腺癌和胰腺癌的患者中发现了转录调节因子E2F1异常表达。

E2F1是E2Fs家族的成员，是细胞周期的关键启动子，既能促进细胞增殖又能诱导细胞凋亡，其位于20号染色体长臂11区2带，长约11 kb，含有6个内含子和7个外显子。E2F1蛋白编码包含两个经典区域的稳定结合区和结构域：一个是DNA结合区域，另一个是转录激活区域，此外还有与DP家族形成的异二聚体结合区、细胞周期蛋白A结构域及与Rb蛋白家族的结合区，E2F1蛋白的调控、活性和降解等与这些特定的结构域或结合区有着密切关系，是E2F1发挥其功能的结构基础。研究表明E2F1与p53肿瘤抑制蛋白在诱导细胞凋亡方面具有相似的功能，其转录调节功能受p53依赖的负反馈环[19]、c-myc调节的miRNA信号[20]及pRb信号通路的调控。E2F1是Rb转录抑制功能的关键下游靶目标，通过Rb家族蛋白的失活而被激活，并且在细胞增殖中起关键作用，介导参与细胞周期进程和DNA复制的基因激活[21]。

3 RbAP48、HDAC1及E2F-1在pRb通路中的作用及其机制

RbAP48和E2F1在Rb蛋白和HDAC1同时存在的条件下相互作用，Rb蛋白家族通过HDAC1募集其相关蛋白来抑制E2F1的活性，而HAT和HDACs的乙酰化和去乙酰化作用则通过调控pRb转录通路下游因子E2F1，从而调控细胞周期的转录[22]。pRb是Cyclin/CDKs复合物磷酸化的常见限速底物，其通过调节E2F1介导的转录活性发挥抑癌作用，主要调控G1/S期，而Rb/E2F通路直接调控着G1-S期的进程。在G1早期，Rb与E2F1结合，Rb处于去磷酸化状态，Rb可使HDAC1结合到E2F1上，导致E2F1去乙酰化，抑制了E2F1的活性发挥，此时E2F1无活性，G1中后期，Rb蛋白家族在CDKs和Cyclin的相互作用下磷酸化成无活性状态，导致了E2F1的释放，与此同时HDAC1也从E2F1上脱落，相反HATs结合到E2F1上，E2F调节启动子上的组蛋白从低乙酰化状态进化为高乙酰化状态，高乙酰化的E2F1结合于靶基因的启动子区域并激活转录使细胞进入S期。之前认为RbAP48与Rb蛋白直接作用，但Nicolas等研究发现RbAP48作用于Rb蛋白是通过HDAC1募集，并形成Rb·HDAC1·RbAP48三聚复合体来发挥作用[23]。RbAP48在Rb相关组蛋白去乙酰化复合物中的作用被认为是分子平台作用，与E2F靶启动子结合，HDAC1介导E2F启动子使其三级复合体去乙酰化，使核心组蛋白与DNA紧密关联，破坏了转录共激因子通路，导致细胞中E2F表达下调、功能失活，诱导肿瘤形成。

4 RbAP48与肿瘤进展关联

4.1 RbAP48在肿瘤细胞表达的临床意义

RbAP48与肿瘤的发生发展关系密切，但其在不同肿瘤中的意义不同。有报道在原发性甲状腺癌中RbAP48表达明显增强，尤其是间变性甲状腺癌[24]，在宫颈癌中下调RbAP48的表达使MS751细胞株迁移和侵袭细胞数明显减少，能够抑制细胞侵袭及迁移能力[25]，在肝癌中RbAP48表达上调会促进其进展[26]，在原发肺腺癌以及鳞状细胞癌中研究证实RbAP48的表达与肺癌临床预后呈正相关[27]。另外有研究证实，在宫颈鳞癌中RbAP48与其表达呈负相关[28]，在胃癌中RbAP48的表达与组织分级、浸润深度、淋巴结转移相关，初步证实了RbAP48与胃癌的关系可能通过调控Bcl-2凋亡细胞通路[29]。Bai等[30]在体外和体内实验中，RbAp48对抑癌基因(Bcl-2家族和半胱天冬酶)的调控起抑制作用，被认为是咽喉癌增殖扩散的关键。

4.2 HDAC1在肿瘤细胞表达的临床意义

HDAC1通过乙酰化不同细胞类型的转录因子或蛋白，从而影响着多种抑癌蛋白或癌基因的表达，是基因表达调控的主要驱动力。有研究报道降低HDAC1的表达能够促进皮肤鳞癌细胞凋亡，其机制可能与STAT3信号通路有关[31]。据报道肿瘤细胞缺失HDAC1会影响细胞有丝分裂，导致细胞周期停滞在G1期或G2/M期，继而抑制肿瘤细胞的生长[32]。另有研究报道，HDAC1在前列腺癌[33]、宫颈癌[34]及乳腺癌[35]中异常过表达。

4.3 E2F1在肿瘤细胞表达的临床意义

E2F1在不同的恶性肿瘤中发挥着不同的作用，在不同的细胞周期节点，其可以作为抑癌基因，也可以作为癌基因。一项与胃癌相关的研究中，E2F1在肿瘤抑制基因中发挥作用，下调E2F1可以有效抑制胃癌细胞的生长和增殖，在晚期胃癌中，E2F1的异常表达并导致细胞凋亡[36]，有研究报道，在体外肝癌细胞实验研究中，E2F1的过表达能增加癌细胞的扩增，起到促进肿瘤形成的作用，E2F1在肝癌发展的不同阶段，既能促进癌细胞的凋亡，又能调控癌细胞的增殖[37]。E2F1在霍奇金淋巴瘤发展过程中通过上调p53表达抑制其进展，而发挥着抑癌基因的作用[38]。在小细胞肺癌转移和侵袭过程中，E2F通过增加MMP9和MMP16的表达起癌基因的作用[39]，而Gao等[40]发现E2F1阳性表达率增高表明它们的生长指标显著增加，这与非小细胞肺癌的不良预后相关。

5 小结与展望

RbAP48、HDAC1及E2F1通过调节靶基因的转录来发挥其生物学功能，他们不仅可以单独在各种肿瘤的发生发展中发挥作用，还能以复合物的形式来调节细胞周期的进程。RbAP48在恶性肿瘤中呈现高表达，其可能通过HDAC介导的基因沉默效应可显著抑制一些重要的抑癌基因的表达，并引起染色质构象发生改变。目前RbAP48在肿瘤中的作用机制尚未完全阐明，因此，进一步明确RbAP48在恶性肿瘤中的发生、发展及作用机制能为肿瘤的诊断和治疗提供新的依据。