GCF2/LRRFIP1的生物学功能及其在肿瘤中的作用

庹大云，郭固楠，张乐佳，甘进锋，2,李金平*

(1.桂林医学院，广西 桂林 541199； 2.暨南大学，广东 广州 510632)

GC结合因子2 (GC-binding factor 2, GCF2)是一种转录抑制因子，能与表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor, EGFR) 基因启动子富含GC序列的区域结合，从而抑制EGFR基因转录[1]。由于EGFR在多数肿瘤中过表达，因此推测 GCF2与肿瘤发生发展有关。同时，由于GCF2能与Flightless-l蛋白中富含亮氨酸的重复序列结合, 因此GCF2也称为富含亮氨酸重复Flightless作用蛋白1 (The leucine-rich repeat flightless-1-interacting protein 1, LRRFIP1)[2]。早期对GCF2的研究多集中于其基因和蛋白分子结构及作为转录抑制因子的功能，发现GCF2可通过转录抑制下游靶基因、参与细胞增殖和凋亡等生物学进程。近期关于GCF2的功能研究多集中在GCF2作为信号转导和细胞骨架重塑分子参与细胞迁移、侵袭和肿瘤耐药等进程。GCF2具有广泛的生物学功能，与人类肿瘤等疾病密切相关。从GCF2基因与蛋白分子结构、生物学功能及其在肿瘤发生发展中的作用等三个方面入手进行概述。

1 GCF2的基因与蛋白分子概况

GCF2基因定位于人2号染色体长臂FS区(q37)，基因全长约73 kbp，其cDNA于1998年被克隆[1]，长度约3.6 kbp，其cDNA第1382-1690位碱基与GC结合因子(GC-binding factor, GCF) cDNA起始区309 bp碱基存在高度同源性,故命名为GCF2。人的GCF2基因包含8个外显子和7个内含子，经转录加工后形成4.2 kbp大小的mRNA转录本，其cDNA包含一个长为2 256 bp开放阅读框架，编码由752个氨基酸残基组成的蛋白多肽。GCF2基因广泛表达于各种正常组织，但不同组织之间GCF2 mRNA表达水平存在较大差异,在胎肝、骨髓、胸腺、淋巴结、胰腺、肝和肾等多数人体组织中表达4.2 kbp大小的mRNA，而在其他一些组织中还表达2.4 kbp或2.9 kbp大小的mRNA，但在脑和睾丸组织几乎不表达4.2 kbp大小的mRNA[3]。目前，人们对GCF2 mRNA这种组织表达差异的原因尚不清楚，对各种大小不同的mRNA剪接本的相互关系也不太清楚。

GCF2蛋白分子相对质量有83 kDa或160 kDa两种，其等电点为4.4，蛋白分子从N端到C端包括三个结构域: Helix1结构域、Coiled-coil结构域、DNA结合域[3-4]。GCF2蛋白属于磷酸化蛋白，其分子包含数个c-AMP依赖性蛋白激酶磷酸化位点、Ca2+依赖性蛋白激酶磷酸化位点及酪氨酸依赖性蛋白激酶磷酸化位点， 此外N端还有1个糖基化位点及一个核定位信号点[3]。通过实验发现，GCF2蛋白分子第429至第528位氨基酸残基富含亮氨酸重复序列,该序列是GCF2结合EGFR基因启动子上富含GC序列区域的必需氨基酸，也是GCF2发挥转录抑制作用的主要区域,该区域可抑制EGFR基因启动子70%以上的转录活性[3]。在细胞定位上，GCF2蛋白在细胞核和细胞浆中均有表达,其在细胞浆和细胞核中的表达差异与翻译后修饰、磷酸化或糖基化等密切相关[3]。

2 GCF2的生物学功能

2. 1 转录抑制

转录因子在基因表达调控中发挥重要作用。GCF2作为转录抑制因子,能特异性结合靶基因启动子富含GC序列的区域，从而抑制靶基因转录。文献报道GCF2通过与EGFR基因转录起始位点-249 bp至-333 bp之间区域结合而抑制EGFR转录[3]。类似地，在其他生长因子或蛋白受体的基因启动子上，如肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor α, TNF-α)、血小板衍生生长因子A (Platelet Derived Growth Factor Subunit A, PDGF-A)及胰岛素样生长因子II (Insulin-like growth factors II, IGF-II)等基因上也存在GCF2潜在的结合位点，这些研究表明GCF2的转录抑制功能对于细胞增殖和凋亡等生物学行为发挥重要的调控作用[5-11]。文献报道GCF2几乎不结合单链DNA或RNA，而与双链DNA的结合力很弱；相反，GCF2能以高亲和力结合双链RNA，因此GCF2被鉴定为TAR RNA相互作用蛋白(TAR- RNA binding proteins, TRIP)[12]。

2.2 信号转导

细胞信号转导在细胞增殖、侵袭和转移等生物学进程中发挥重要作用,调控细胞增殖、侵袭和转移的信号通路有很多，常见的有Wnt/β-catenin等信号通路。文献报道在经典Wnt/β-catenin信号通路中, Wnt结合其细胞表面受体Frizzled蛋白,将信号传递给散乱蛋白(Dishevelled, Dsv)[13]，而GCF2与Dsv蛋白及β-catenin蛋白结合后,将信号转导至细胞核内，从而促进β-catenin与淋巴细胞增强子结合因子1/T细胞因子(Lymphoid- enhancer-binding factor 1/T cell factor，LEF1/TCF) 或环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(Creb binding protein, CBP) 结合[14-15]。除了在经典的β-catenin依赖性Wnt/canonical通路中发挥信号转导作用外，GCF2在非经典Wnt/canonical通路中也发挥信号转导作用。有文献报道GCF2与Dsv结合，通过调节Wnt/canonical非经典通路参与肿瘤侵袭和转移等生物学进程[15]。

整合素依赖的RAS同源基因家族成员A(RhoA)活化通路是细胞发生黏附和迁移的重要途径。文献报道GCF2通过与白血病相关Rho鸟苷酸交换因子(Leukemia-associated Rho GEF, LARG) 结合，引起RhoA活化以及下游相关分子的改变,从而调节细胞黏附和迁移[16]，这些结果提示GCF2很可能是RhoA活化的一个共协调因子。

2.3 调节细胞骨架重塑

细胞骨架是细胞的重要成分，在维持细胞形态、承受外压、保持细胞内部结构完整性和有序性等方面发挥重要作用。凝溶胶蛋白是细胞骨架重塑的重要分子，GCF2蛋白含有凝溶胶蛋白结构域，因此GCF2可通过此结构域与凝溶胶蛋白结合，从而参与细胞骨架重塑[17]。此外，RhoA是一种小G蛋白，是调节细胞骨架的关键分子，在纤连蛋白诱导的整合素依赖途径中起重要作用。研究发现，敲减GCF2可抑制RhoA活化，从而抑制细胞骨架重塑及细胞迁移能力[15-16]，这些结果表明GCF2参与调节RhoA活化并在细胞骨架重塑中发挥重要作用。

3 GCF2在肿瘤中的作用

3.1 GCF2在乳腺癌中的作用

乳腺癌是常见的恶性肿瘤之一，大多数乳腺癌与HER2、BRCA1及C-MYC等分子有关,因此除手术治疗外，分子靶向治疗是乳腺癌的重要治疗手段，开展分子靶向治疗具有重要的临床价值。研究报道GCF2蛋白高表达于乳腺癌组织并与其发病相关[18]。近年来有报道GCF2与散乱蛋白Dsv结合调节RhoA活化并引起细胞骨架重塑及迁移能力改变，提示GCF2很可能参与乳腺癌细胞骨架重塑及侵袭和转移进程，但其作用机制有待于进一步研究。

3.2 GCF2在脑肿瘤中的作用

胶质母细胞瘤(Glioblastoma multiform, GBM)是一种高度恶性的脑肿瘤。在接受替尼泊苷(VM-26)化疗的GBM患者中。GCF2高表达患者的预后明显好于低表达者，而细胞实验发现GCF2可增强胶质瘤细胞U373MG对VM-26的敏感性，抑制该细胞增殖和促进细胞凋亡[19]，结果提示GCF2在不同肿瘤及不同环境下也可能发挥抑癌作用。在作用机制方面，GCF2是miR-21下游靶基因，miR-21通过调节GCF2表达参与GBM对VM-26耐药。因此，GCF2有望成为GBM化疗的一个新靶标。

3.3 GCF2在消化系统肿瘤中的作用

结肠癌是一种常见的恶性肿瘤，术后复发和转移是常见的临床特点，也是导致患者临床疗效差的主要原因。研究报道GCF2可通过整合素依赖的RhoA活化通路促进结直肠癌的肝转移，而抑制GCF2可减少结直肠癌细胞的肝转移[16]，结果提示GCF2可作为监测结直肠癌术后肝转移的重要依据。

肿瘤耐药是导致化疗失败的主要因素之一，肿瘤耐药与上皮-间充质转换(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)等因素有关。文献报道GCF2作为Wnt/β-catenin信号通路的活化因子,能够通过EMT进程参与胰腺癌发生发展[20]；反之，沉默GCF2可逆转EMT进程，从而增强胰腺癌对化疗药物吉西他滨的敏感性[21]。肝细胞癌是我国常见的消化道恶性肿瘤，由于发病隐匿，患者确诊时多数为中晚期而失去最佳手术机会，因而早期发现和早期诊断有利于提高肝癌患者预后。Stenner-Liewen F等[22]利用抗原重组的血清学鉴定技术鉴定GCF2为肝癌相关抗原，该课题组成员后续研究发现GCF2高表达于肝癌组织和细胞，GCF2的高表达与肝癌细胞增殖、周期和凋亡等生物学进程密切相关，但具体作用机制仍需进一步探索。

4 结语

GCF2是具有广泛生物学功能的蛋白分子，可通过转录抑制、信号转导及细胞骨架重塑等途径参与细胞增殖、周期和凋亡等生物学进程；而在病理状态下，GCF2可通过Wnt/β-catenin等信号通路参与恶性肿瘤的发生发展。随着对GCF2功能的深入研究，其更多的生物学功能将被发现，GCF2作为肿瘤诊断和治疗靶点的相关研究也将得到更多开展和深入，这对于加强人们对肿瘤认识及提高肿瘤防治十分有益。