PHF5A在肿瘤发生发展中作用的研究进展

辛梦阳，王嘉倍

(1.哈尔滨医科大学第一临床医学院，哈尔滨 150001； 2.哈尔滨医科大学附属第一医院肝胆外科，哈尔滨 150001)

随着人类社会的进步和科技的发展，人们对肿瘤的认识从个体和组织阶段深入到细胞和基因水平，发现了许多能够影响肿瘤进程的基因及其产物。基因突变是肿瘤的发生机制之一，可直接导致相应蛋白质结构紊乱，与错误的受体结合，从而导致细胞生命周期或其他功能发生改变。分子靶向治疗是指在分子生物学水平上，针对业已明确的致癌位点的分子结构研发对应的药物，这些药物一旦进入体内就会特异性地选择识别相应致癌位点并与之结合而发挥药理作用，或改变相应的分子结构，或使肿瘤细胞特异性死亡，此种效果不会对病变周围的正常组织细胞产生作用[1]。许多对乳腺癌、白血病、结直肠癌、肺癌和卵巢癌的分子靶向治疗均取得了显著的临床疗效，且获得美国食品药品管理局批准[2]。

某些特定基因的改变可以作为区分肿瘤细胞和正常细胞的标志，分子靶向药物以特定基因作为靶点发挥作用，消灭肿瘤细胞和阻断肿瘤细胞的生长、扩散。分子靶向治疗获得显著效果的核心环节是明确理想的分子位点。植物同源结构域蛋白5a(plant homeodomain finger protein 5A，PHF5A)作为一种分子位点，在胚胎形成和组织形态发生中起着不可或缺的作用。现就PHF5A在肿瘤发生发展中的作用进行综述，以评估其作为分子靶点的可行性。

1 PHF5A的结构和功能

锌指蛋白(zinc finger protein，ZNF)是一类重要的功能蛋白质，参与体内各种生物学活动，可影响胚胎的发育，调节细胞的增殖、分化等，也是某些肿瘤发生的始动因子。Xie等[3]对肝癌细胞进行分析发现，ZNF233的表达水平明显升高，多见于晚期肝癌患者，且其表达水平越高，肿瘤恶性程度越高，预后越差。随后的深入研究发现，在SMMC-7721中，ZNF233过表达可以促进细胞周期向G1/S期转化，从而加速细胞生长；在QGY-7701中，敲低ZNF233会导致肿瘤细胞的增殖被抑制[3]。近年来，ZNF281也被证实为一种上皮-间充质转化诱导转录因子，间接影响某些基因的表达、干扰细胞的自我修复，进而影响细胞对毒性应激的反应[4-5]。

植物同源结构域(plant homeodomain，PHD结构域)是真核细胞生物体中一类高度保守的锌指结构域，细胞内的许多生理功能均离不开PHD结构域，如信号转导、细胞周期的调节、蛋白质的结构修饰等，其中对核小体组蛋白的影响尤为重要[6]。研究表明，某种组蛋白结构的变化或几种蛋白相互结合可导致染色体状态改变，由此提出了组蛋白的对应理论[7]。PHD结构域可以一一对应和修饰组蛋白的甲基化，这可能是组蛋白密码的一种特异性表达形式。有实验证实，PHD结构域是多种已知锌指结构域中的一种[8]，具有典型的C4HC3(cys4-His-cys3)锌结合基序[9-10]。

Rzymski等[11]实验发现，PHF5A可以与依赖ATP的解旋酶EP400和DEAD-box解旋酶(DEAD-box RNA helicases，DDX)1相互作用，类似于一个与剪接因子U2小核RNA辅助因子1、精氨酸/色氨酸富集的剪切因子5、解旋酶EP400和DDX1相互作用的蛋白。Begum等[12]利用小干扰RNA功能缺失筛选预测编码PHD锌指基序蛋白的基因，证实剪接因子PHF5A/SF3b14b是抗体类开关重组DNA修复步骤的新调节因子。PHF5A的缺失严重可损害胞苷脱氨酶诱导的重组，但不会干扰DNA断裂和体细胞的突变。PHF5A通过控制染色质的完整性来调节非同源末端连接依赖的DNA修复，从而引出最佳的DNA修复机制，并随后在S区招募非同源末端连接因子。PHF5A通过稳定p400组蛋白伴侣复合物促进H2A变体的沉积，这对早期DNA修复机制和非同源末端连接至关重要。PHF5A或p400的缺失阻断了胞苷脱氨酶诱导的DNA双链断裂的修复，表明PHF5A在程序化和异常重组时发挥重要作用。PHF5A也参与多种肿瘤的发生发展进程，包括调节肿瘤细胞周期、参与肿瘤细胞间的信号转导等[13]。

PHF5A是一种从酵母到人均高度保守的蛋白质，含有110个氨基酸，是一个典型的PHD结构域，在细胞核中广泛表达，参与细胞分化的调控[14]，是神经胶质瘤干细胞生存和肿瘤形成所必需的[15]。PHF5A具有基本和必要的细胞功能，可能作为染色质相关蛋白[16]。有研究表明，PHF5A在骨骼形态发育和肌肉功能中发挥重要作用[17]。

2 PHF5A在肿瘤发生发展中的作用

PHF5A在胚胎发育和组织形态发生中发挥重要作用，并参与调节细胞多能性和基因的转录伸长[11，14]。PHF5A还参与选择性剪接，对SF3b剪接体的稳定性有重要作用，且可以将剪接体与组蛋白连接起来[17]。超过90%的人类基因产生的转录会相互重合，其中60%的剪接变异体编码不同的蛋白质亚型[18]。在肿瘤中异常剪接较常见，肿瘤细胞通常利用这种灵活性来产生蛋白质，促进肿瘤生长和生存。所有肿瘤均受到异常剪接的影响，剪接失调本身被认为是肿瘤的表观遗传特征之一，也是一个有价值的治疗靶点。

2.1PHF5A与乳腺癌 近年来，我国乳腺癌的发病率呈逐年升高趋势。在我国东部沿海地区及内陆经济发达城市乳腺癌发病率较高[19]。目前治疗乳腺癌的分子靶向药物包括内分泌治疗药物、多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶抑制剂、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂、抗血管生成药物等[20]。

Zheng等[21]通过筛选RNA结合蛋白的规律间隔成簇短回文重复序列发现，PHF5A是参与肿瘤进展的关键剪接因子，并作为乳腺癌患者的独立预后因素。PHF5A在乳腺癌中表达上调且与患者生存期密切相关，而PHF5A下调可显著抑制肿瘤细胞增殖、迁移。PHF5A是SF3b剪接体稳定性所必需的，并可将复合物与组蛋白连接，所形成的PHF5A-SF3b复合物可以调节细胞凋亡。此外，在PHF5A消融后，Fas激活的短截断丝氨酸/苏氨酸激酶蛋白表达升高，促进Fas通路介导的细胞凋亡。PHF5A调节的Fas激活丝氨酸/苏氨酸激酶轴广泛存在于乳腺癌标本，特别是三阴性乳腺癌。因此，PHF5A可作为细胞凋亡的表观遗传抑制因子，可能成为有价值的乳腺癌治疗靶点。

2.2PHF5A与结肠癌 结肠癌目前被认为是世界第三大癌症，其临床表现隐匿，诊断发现时大多出现肝转移，故化疗被认为是最重要的传统治疗方法。然而，化疗存在一定的局限性，如目标选择性差、肿瘤组织浓度低、耐药性、全身毒性。因此，研制出能够特异性阻止结肠癌细胞增殖并不损伤正常细胞的靶向药物才能从根本上控制肿瘤细胞的转移[22]。

选择性前信使RNA剪接诱导的转录后基因表达调控是肿瘤在应激状态下维持恶性表型增殖速率的途径之一。当出现营养不良或饥饿时，乙酰辅酶A水平急剧下降[23]。PHF5A是U2小核核糖核蛋白的一个组成部分，可以在赖氨酸相应位点乙酰化以响应多种细胞应激。PHF5A乙酰化可增强U2单核苷酸多态性之间的相互作用，并影响前体信使RNA的整体剪接模式和广泛的基因表达。PHF5A高乙酰化诱导的选择性剪接稳定KDM3A信使RNA并促进其蛋白表达。从病理上分析，结肠癌的预后可能与PHF5A高乙酰化和赖氨酸去甲基化酶3A上调有关，PHF5A的乙酰化可以提高结肠癌细胞的抗应激能力，从而导致结肠癌的发生。

虽然近年来结直肠癌的治疗取得了一定进展，患者的生存率有所提高，但结直肠癌一旦发生淋巴结转移或通过血管远处播散，通过手术完整切除肿瘤的概率则大大降低，同时，放化疗的效果也十分有限，所以晚期患者很少能被治愈，只能接受维持治疗。不同于细胞毒类化疗药物的应用，分子靶向治疗更适用于某些通路过度活跃的细胞，如表皮生长因子受体等[24]。

2.3PHF5A与胰腺癌 胰腺癌的遗传异质性较为突出，不同患者的疾病进展、临床表现、对药物的反应、对放化疗的敏感性及预后等方面存在较大差异，因此，深入探究胰腺癌的分子生物学特性及开发更为敏感且疗效显著的治疗方式尤为重要，分子靶向治疗是胰腺癌从传统治疗模式转变为基因分子层面治疗模式的一个主要方向[25-26]。

胰腺癌细胞是一种具有干细胞特征的癌细胞。Nimmakayala等[27]研究发现，聚合酶相关因子1(polymerase-associated factor 1，PAF1)以一种复杂的独立方式在识别胚胎干细胞中起重要作用,PAF1维持小鼠胚胎干细胞的多能性和自我更新，PHF5A被证明可以调节胚胎干细胞的自我更新，内源性PAF1通过与PHF5A相互作用调节多能基因座RNA聚合酶Ⅱ的延伸，激活胚胎干细胞中600多个多能基因。长期接触香烟烟雾的人类和小鼠胰腺肿瘤中PAF1水平升高，香烟烟雾通过胆碱能受体神经烟碱α7基因信号和FOS样抗原1激活PAF1表达，增加PHF5A的表达及其与PAF1的相互作用，进一步导致胰腺癌的发生。

Karmakar等[28]研究发现在胰腺肿瘤干细胞中，PAF1与DDX3和PHF5A相互作用可以调控干细胞基因的表达，敲除PAF1基因可减少胰腺肿瘤干细胞的数量，从而降低小鼠原位胰腺肿瘤的发生发展能力。靶向PAF1-PHF5A-DDX3复合物的策略可能成为减缓或抑制胰腺癌发展的新趋势。

2.4PHF5A与肺癌 近年肺癌已成为我国最常见的恶性肿瘤之一，具有较高的致死率。由于肺癌早期无明显特异性临床症状，易被患者忽视，许多患者在首诊时已处于肺癌晚期，肿瘤发生远处转移、手术切除困难且术后易复发。以铂类药物为基础的一线化疗方案的有效率约为20%，总生存期为8～10个月[29]。分子靶向治疗药物在肺癌治疗中疗效显著，且相对于放化疗，不良反应更少[30]。

PHF5A对剪接因子的调控在肿瘤的发生发展中起关键作用。Mao等[31]研究发现，与正常组织相比，PHF5A在非小细胞肺癌中显著上调，且PHF5A上调与肺腺癌患者的总生存期呈负相关。PHF5A基因敲除可抑制非小细胞肺癌细胞的增殖、侵袭和迁移。RNA测序分析发现，PHF5A可以选择性剪接参与细胞调节的必需基因，使之异常表达，包括细胞周期相关基因和凋亡相关基因。此外，pladienolide作为一种PHF5A的小分子抑制剂，以剂量依赖的方式抑制肺腺癌细胞增殖，验证了PHF5A在肺腺癌患者中通过选择性剪接发挥致癌作用，提示PHF5A可能是一个潜在的药物靶点，具有较好的治疗效果[31]。PHF5A水平升高通常也预示非小细胞肺癌患者的预后不良。

Yang等[32]实验发现，PHF5A在肺腺癌组织中高表达，敲除PHF5A基因不仅会导致肺腺癌细胞增殖减少、凋亡增加、细胞周期阻滞，还会抑制肺腺癌细胞的迁移和侵袭。PHF5A沉默也可抑制小鼠肺腺癌的生长。微阵列和生物信息学分析显示，PHF5A缺失可导致多种肿瘤信号通路失调。PHF5A通过调节多种信号通路参与肺腺癌进展，未来可能成为肺癌治疗和预后评估的一个分子靶点。

染色质解旋酶DNA结合蛋白4已被证明有助于DNA修复和参与细胞周期的调控，但其在肿瘤起始和进展中的作用仍不明确。Xu等[33]实验证明，染色质解旋酶DNA结合蛋白4促进非小细胞肺癌细胞增殖和迁移的机制可能是通过与PHF5A相互作用，激活Ras同源基因家族蛋白A/Rho相关卷曲螺旋蛋白激酶信号通路。

2.5PHF5A与肝癌 肝癌是临床常见的恶性肿瘤，严重威胁患者的生命健康。随着对肝癌发生发展机制研究的深入，研发出了多种分子靶向药物：一类为抗血管生成药物，代表药物包括索拉非尼和乐伐替尼，两者均能有效延长晚期肝癌患者的生存期；另一类为免疫检查点抑制剂，主要包括程序性细胞死亡蛋白1及其配体抑制剂和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4抑制剂，两者均可抑制免疫检查点来阻止肿瘤细胞的免疫逃逸，延长晚期肝癌患者的生存期，正逐步被应用于肝癌的临床治疗[34]。

肝癌的发病机制涉及不同的遗传基因突变以及多种信号转导通路的改变。肝癌患者体内PHF5A表达上调，PHF5A的缺失可抑制肝癌细胞的迁移和侵袭。Yang等[35]通过实验表明，PHF5A参与核因子κB信号通路，PHF5A下调可降低核因子κB通路的活性，从而抑制肿瘤的发展。证实PHF5A在核因子κB信号通路中发挥重要作用，表明PHF5A可作为肝癌治疗的新靶点。

2.6PHF5A与脑肿瘤 大脑是人体内各项生物学功能的神经中枢。为了确定人类脑肿瘤维持和起始的关键调控因子，Hubert等[13]对患者来源的多形性胶质母细胞瘤干细胞进行了多个全基因组RNA干扰筛选，与未转化的神经干细胞和成纤维细胞相比，PHF5A是多形性胶质母细胞瘤干细胞扩增所需的差异蛋白，且可促进多形性胶质母细胞瘤干细胞在体内的恶性增殖。PHF5A参与调节脑肿瘤起始细胞中外显子的识别，并为多形性胶质母细胞瘤的治疗提供了新方向。

3 小 结

PHF5A作为ZNF家族的成员之一，主要参与对基因表达的调节和修饰、多种信号通路过程中的选择性剪接、维持细胞的多能性等。PHF5A参与多种肿瘤的发生发展进程，包括调控肿瘤细胞周期、参与肿瘤细胞间信号转导、与某些特定分子选择性结合或选择性剪接特定分子等，同样也维持正常细胞的基本生物学功能。随着医疗水平的提高以及科技的进步，恶性肿瘤的诊断、治疗以及预后评估均取得了突破性进展，但多样的致病因素以及复杂的病程导致恶性肿瘤的特异性治疗仍是目前医学界所面临的难题。