抑癌基因BLU在肿瘤中的作用及分子机制研究进展

黄 静，陈佳茹，喻 莹,张湘宁,余红兵

(1.广东医科大学广东省医学分子诊断重点实验室,广东 东莞 523808;2.广东医科大学药学院,广东 东莞 523808;3.广东医科大学中美肿瘤所,广东 东莞 523808)

随着人们在临床肿瘤领域分子机制的进一步研究。在肿瘤发生的过程中，总是会出现癌基因的突变，上调或者下降而引起原癌基因的激活与抑癌基因的失活，从而导致细胞过度增殖、分裂、异常分化等异样表型的出现。BLU是近来年发现的一种作为候选的重要抑癌基因，其主要通过调节细胞周期及细胞凋亡等多个途径来抑制癌细胞生长、转移和侵袭，进而发挥抑癌作用，与肿瘤的发生发展密切相关。

1 BLU基因及其蛋白结构

BLU基因最初被鉴定出来是在肺癌中筛选β-catenin同源物时[1]。BLU基因位于3p21.31区，全长大约4.5 kb,包含12个外显子(在肺中)或11个外显子(在睾丸中)，表达的蛋白由440个氨基酸组成，在1～440段内包含了一个锌指结构域(Zinc finger,myeloid,nervy and DEAF-1 MYND-type containing 10,ZMYND10)，该结构域由几个半胱氨酸和组氨酸氨基酸残基组成，形成潜在的锌结合区域，构成蛋白质-蛋白质表面相互作用位点，似乎允许这些蛋白作为共转录抑制因子，参与染色体重塑与转录有关。在394～430 这段氨基酸区域存在MYND-type,而在366～440这段氨基酸区域内存在与DNAFF11相互反应的结构，与含有MYND的蛋白具有一定相似的同源性。 ZMYND10蛋白可能大部分是可溶的胞质蛋白，在纤毛细胞中高度表达 ，并在小鼠运动纤毛组织中表达[2-3]。与动力蛋白臂和蛋白质相互作用包括LRRC6、DYX1C1 和 C21ORF59，与细胞质的预组装有关[4]。ZMYND10 C末端域和LRRC6 CS域之间的相互作用反应，它的C端参与了蛋白质-蛋白质相互作用的位点[5]。某些ZMYND10和LRRC6蛋白突变会消除ZMYND10C末端域和LRRC6CS域之间的相互作用，并且ZMYN10蛋白突变会诱发原发性睫状运动障碍[6]。研究表明ZMYND10和LRRC6的细胞质蛋白复合物对于运动性纤毛功能是必需的。LRRC6 和 DNAI1 与 ZYMND10 共表达,ZMYND10蛋白结合并稳定DNAI1蛋白，间接性稳定DNAL2蛋白，成为中链的装配，因此ZMYND10可能是通过在蛋白质而非mRNA水平上调控动力蛋白臂组分的表达，促进其组装成细胞质蛋白复合物，从而发挥动力蛋白臂的预组装作用[4]。已经有研究表明含锌指结构域MYND10缺失会影响纤毛完整性和动力蛋白轴突的局部定位，从而导致睫状肌运动障碍、进行性多囊肾、脊柱侧弯等疾病[7]。除此之外，有研究者发现在草履虫中，原发性纤毛运动障碍相关蛋白ZMYND10参与调节草履虫纤毛功能和鞭毛内运输蛋白IFT43的调节，这也有助于对原发性纤毛运动障碍的研究[8]。ZMYND10的N端与蛋白磷酸酶4的调节亚基sMEK1的C端也可相互作用，诱导sMEK1蛋白促进细胞凋亡活性[9]，增加了促凋亡的活性。除了这些之外，还有研究表明ZMYND10是一种伴侣蛋白分子，与FKBP8-HSP90 组成伴侣蛋白复合物稳定动力蛋白运动[10]。这些研究都表明ZMYND10蛋白在调节功能上发挥重要的作用。

2 BLU基因的抑癌功能

2.1 BLU基因调控细胞周期、诱导细胞凋亡 在细胞周期的运行过程中，细胞周期蛋白(Cyclin )与周期蛋白依赖的激酶 (Cyclin-dependent kinase,CDK)形成的复合物控制细胞越过检查点进入下一个时相。在G1期形成的Cyclin D 与 CDK4/6和Cyclin E/CDK2复合物,控制着细胞由 G1期进入S期，而细胞G2间期进入有丝分裂期，则由Cyclin B/CDK1的复合物控制[11]。除此之外，细胞周期素依赖激酶抑制因子(Cyclin-dependent kinase inhibitor,CKI) p16、p21、p27、p53会对CDK活性起负向调节。BLU的表达会通过下调 G1期的周期蛋白 Cyclin D1,使细胞周期阻滞于 G1期[12-13]，也有实验室报道BLU 还能导致乳腺癌细胞系 MCF-7 的周期阻滞于 G2期[14]。BLU基因表达也会提高细胞周期依赖激酶抑制因子p21、p27、p53、p16的表达。与此同时，BLU的表达抑制核转录抑制因子(Nuclear factor-kappa B proteins,NF-κB)和抗凋亡基因Bcl-2、Bcl-xl、c-IAP、c-FLIP的表达以及通过激活半胱天冬酶3(caspase-3)和半胱天冬酶8(caspase-8)和多聚ADP核糖多聚酶(Poly ADP ribose polymerase,PARP)切割诱导细胞凋亡[15-16]。

2.2 抑制细胞的侵袭与转移 BLU除了可以调控细胞周期蛋白诱导凋亡之外，也可以抑制细胞侵袭和转移。研究发现，在MDA-MB231和SK-BR-3细胞中，Wang等[14]通过伤口愈合试验和Transwell实验证明了过表达的ZMYND10抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力。在HONE1和 HK1细胞中，Cheng等[17]通过实时分析细胞迁移指数和伤口愈合体外实验证明了过表达BLU也会抑制鼻咽癌细胞的侵袭和迁移能力。

2.3 抑制新生血管的形成 BLU过表达也会通过影响MMP家族、TSP1家族和VEGF家族基因的表达来抑制新生血管形成，BLU过表达时，MMP家族成员MMP9、MMP14和MMP19上调，而MMP2细胞中下调，除了MMP家族，VEGF165、VEGF189和TSP1被下调，VEGF和TSP1是调控血管网络活性重要基因。除此之外，BLU还会影响鼻咽癌血管生成网络包括编码血管生成因子、细胞因子、生长因子和受体、粘附分子等基质蛋白的基因，使得鼻咽癌细胞血管形成能力降低，BLU通过抑制血管形成抑制肿瘤的发展[17]。研究表明BLU可能直接参与了鼻咽癌发育的微环境和抗血管生成活性。

2.4 对肿瘤药物的作用 肿瘤药物单独作用癌细胞时也会促进凋亡，BLU和 抗肿瘤药物吉西他滨联合治疗进一步激活了p53和p21的表达，降低了Bcl-2、Bcl-xL、NF-κB表达和Akt/mTOR下游信号调节因子磷酸化，有效调控吉西他滨的促凋亡和抗血管生成活性[16]。除此之外，肿瘤抑制因子BLU和抗肿瘤药物紫杉醇通过减少细胞周期蛋白依赖性激酶1(Cyclin dependent kinase 1，CDK1)，细胞周期蛋白B1(Cyclin B1)诱导G2/M期细胞周期停滞，同时促进Bax、p16、p21和p27表达，Bcl-xL、Bcl-2、NF-κB表达下降，以及抑制磷酸肌醇3激酶(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)下游信号传导成分的磷酸化，降低p70核糖体S6激酶(p70 ribosomal S6 kinase,p70S6K)的磷酸化，降低糖原合酶激酶3β(Glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β)的磷酸化，从而促进紫杉醇的抗肿瘤活性[18]。总之，BLU的表达增加了抗肿瘤药物的活性。

3 BLU基因的作用机制

3.1 JNK信号通路 C-Jun N末端激酶(C-Jun N terminal kinase，CJK)是丝裂原活化激酶(Member of the mitogen activated kinase,MAPK)家族的成员。它被细胞外应激和其他刺激激活，进而触发激酶级联反应，并有助于激活二聚体转录因子AP1对C-Jun的磷酸化，Cyclin D1的表达由JNK诱导[19]。BLU的表达会下调JNK和Cyclin D1启动子活性，并且抑制C-Jun的磷酸化。将细胞周期阻滞在G1期，诱导细胞凋亡[12]。

3.2 EPK-RAS-RAF-MEK信号通路 细胞外信号反应激酶(Extracellular signal kinase，ERK)，也是MAPK家族的另一名成员。通过激活RAS蛋白来激活MAPK家族蛋白,肿瘤抑癌基因的癌蛋白和编码的产物调控EPK的信号转导。已经有研究表明BLU的表达会下调EPK的信号，低水平磷酸化EPK对下游基因有一个弱的调控，干扰了RAS的激活[20]。除此之外，EPK信号通路还参与了细胞周期蛋白的激活途径， EPK蛋白的下调也会降低细胞周期蛋白Cyclin D1、Cyclin B1的表达，BLU的低表达降低EPK的磷酸化从而降低了细胞周期蛋白启动子的活性，使得细胞周期停滞在G1期，抑制细胞生长[13]。

3.3 NF-κB信号通路 NF-κB是一种转录因子，能调控体内几千种基因的表达，与免疫反应、炎症反应和恶性肿瘤的发生有关[21-22]。BLU的表达引起的NF-κB下游亚基p65NF-κB和上游IKKa激酶的下调。BLU表达降低IKKα、p65NF-κB水平，产生了一个负向调节 NF-κB信号[23]。已经有研究表明在HNE1 细胞中，BLU的表达抑制NF-κB信号转导，从而降低抗凋亡因子cFLIP和cIAP2基因的表达,促进了肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor,TNF)与细胞受体DR4、DR5的结合引起caspase 8 酶原的结合形成死亡诱导信号复合物(Death inducing signaling complex，DISC)。caspase 8酶原在复合物中通过自身切割而被激活，进而激活效应caspases-caspase-3酶原，产生有活性的caspase-3,导致细胞凋亡。同样也会引起多聚ADP核糖多聚酶(Poly ADP ribose polymerase，PARP)的切割[15]。

3.4 PI3K/AKT信号通路 PI3K和AKT磷酸化激活在人类大多恶性肿瘤中，与肿瘤细胞的生长、转移抑制细胞凋亡、促进细胞存活有密切关系。AKT作为PI3K的下游调控因子， ZMYND10会抑制PI3K/AKT通路[18]，Wang等[14]研究也表明ZMYND10的过表达会抑制NEDD9参与的PI3K/AKT的激活通路来抑制乳腺癌的侵袭与转移。除此之外，在SKOV-3细胞中，BLU的表达也会抑制血管内皮生长因子诱导PI3K和AKT的磷酸化活性来抑制肿瘤新生血管的活性，并且作为AKT下游靶调控因子PDK-1,mTOR,TSC-2,and p70S6K磷酸化活性也被抑制，相关基因调控的通路也被抑制[16]。

3.5 其他信号通路的调控 ZMYND10表达会通过增强miR145-5p的表达，通过直接靶向NEDD9基因的3’-非翻译区来抑制NEDD9蛋白的表达，通过抑制miR-145-5p/NEDD9轴发挥抑制肿瘤的作用[14]。另外，BLU也是一种作为环境应激反应基因，受转录因子E2F调控[24]。相信随着对抑癌基因BLU的 进一步研究，可能还存在一些更重要的信号通路调控。

4 BLU/ZMYND10与不同肿瘤的相关性研究

BLU/ZMYND10作为一种候选的抑癌基因,在多种实体癌症中缺失或者下调引起遗传或表观遗传变化如肺癌、神经胶质瘤、卵巢癌、肝癌、食管鳞状细胞癌、神经母细胞瘤、骨髓增生异常综合征、胃癌、鼻咽癌、乳腺癌等。Wang等[14]通过免疫组化法以及定量RT-PCR检测了ZMYND10在乳腺癌和邻旁组织中的表达，发现ZMYND10在乳腺癌中表达大幅下降。内源性恢复ZMYND10的表达可抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移，促进肿瘤细胞凋亡，表明ZMYYND10在肿瘤发生的过程中起着非常重要的作用，Qiu等[24]发现在所有鼻咽癌细胞系中，BLU基因也同样沉默下调。同时，在胃癌中Xiao等[25]发现受Sp1调控的BLU基因表达的也下调。在卵巢癌患者中，Chiang等[26]也发现BLU基因下调，引起化学耐药导致患者预后不良。在神经胶质瘤患者中，Hesson等[27]发现BLU基因下调。在食管鳞状细胞癌患者中，Yilo等[28]通过实时定量PCR方法发现了在某些ESCC细胞系 SLMT-1、T-Tn6 和 81-T 和肿瘤组织中BLU基因的mRNA表达水平是下降的。在肺癌患者中，Agathanggelou等[29]和Marrist等[30]发现BLU的表达在许多肺癌细胞系中缺失，BLU基因所在染色体的缺失可能与早期吸烟有关，在骨髓增生患者中，Yang等[31]发也现在BLU基因表达的缺失。研究已经发现，BLU基因缺失下调的原因多数是启动子甲基化引起的。ZMYND10基因除了在肿瘤中下调之外，ZMYND10的突变也会引发原发性纤毛运动障碍[3,32]，还与青少年特发性脊柱侧弯等疾病有关[33]，这都与ZMYND10参与的动力蛋白组装相关。

5 结 语

BLU作为一种候选的抑癌基因，近年来在对BLU基因的研究与它的抑癌功能在研究中取得了一定的研究成果，通过阻滞细胞周期，诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞侵袭与转移，抑制新生血管形成等发挥抑癌作用，进一步又对BLU基因如何发挥抑癌功能作用做了信号调控机制研究。但在机制上的研究大都是停留在一般癌基因的表面信号调控通路上，并没有对它的表达调控进入深一步的研究。特别是在转录中与转录后的调控在肿瘤方向研究都比较少，转录中，是否存在对BLU基因调控的蛋白或者与转录相关的调控因子，转录后的调控，是否存在微小RNA(miRNA)的调控，是否还有BLU基因转录后直接或间接作用与功能区的磷酸化、乙酰化、泛素化等修饰对BLU抑癌功能进行调控，这些可有待进一步研究。现也有很多研究表明在多种癌症中BLU基因缺失或下调，这与启动子甲基化有关，同时，BLU的表达与启动子甲基化和临床的预后也有关系， BLU基因能否作为预后可靠的分子标记和抗肿瘤治疗的靶点，还需要进一步研究。能否将BLU甲基化标记物与传统诊断工具相结合来改进肿瘤的检测方式，为肿瘤的诊断与治疗提供更多的特异性的方法，这也需要进一步的研究。BLU基因发挥抑癌功能作用的机制也不尽相同，在肿瘤调节方面十分重要且复杂。是否与的肿瘤微环境，免疫调节与免疫耐受等有关，是否还有其他的重要功能，都需要进一步证实，相信随着对BLU基因结构、生物学功能以及相关作用的机制研究的深入，为BLU基因在信号通路的进一步研究也将为肿瘤在基因水平的诊治提供更多全新的思路。