SETDB1 与肿瘤关系的研究

2022-11-26艾力伊敏

医学信息 2022年1期

杨静，艾力·伊敏，闫骏

（1.天津市宁河区医院病理科，天津 301500；2.民丰县人民医院病理科，新疆民丰 848599；3.天津市第一中心医院病理科，天津 300192）

SETDB1 作为组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶SET 家族的一份子，是H3K9 甲基化转移酶[1，2]。特异性异染色质蛋白与染色质组装因子以及SETDB1 关联而成的复合物可促使H3 点位上的K9 单甲基化，诱导形成组蛋白3 赖氨酸9 的三甲基化，进而推进肿瘤的发生和演进过程[3]。在乳腺癌和大肠癌等肿瘤组织中，该基因均呈异常表达，其上调强化癌细胞的增殖、迁移及侵袭浸润的能力，并对患者预后造成不良影响[4-6]。本文对多系统恶性肿瘤中SETDB1 蛋白的相关研究作一综述，以期为该蛋白在其他肿瘤中的深入研究提供指导及思路。

1 SETDB1 的分子结构及功能

1.1 结构特征 SETDB1 又称为ESET 或KMT1E，该基因作为组蛋白赖氨酸特异性的甲基转移酶，属于Suvar3-9 基因家族中的成员。在人染色体lq21(20)区域发现SETDB1 基因片段，该基因长度为50 kbp，其助力H3K9 位点三甲基化沉默肿瘤的抑制基因导致发生癌变。SETDB1 在各种人类癌症条件下异常表达，增强肿瘤的生长和转移，对肿瘤的发生、发展起到了促进作用，并且与患者预后不良紧密相关[7]。

1.2 功能特征人的SETDB1 蛋白有6 个结构域[8]，操控着H3K9 的基因沉默乃至转录抑制程序[9，10]。DNA 沉默与转录抑制程序被N-末端区域这一结构域控制，而CpG-甲基化过程受甲基化-CpG 岛结合结构域支配，C-末端区协助H3K9 特异性赖氨酸甲基化[11，12]。SETDB1 基因修饰H3K9 的甲基化过程由ATP 酶辅助完成，调控二甲基化转换为三甲基化[13，14]，在DNA 甲基化与转录控制程序X 染色体的沉默机制和异染色质形成过程等方面均发挥重要意义。

SETDB1 基因不仅参与常染色质基因的沉默及转录，还调节靶基因和嵌合转录体沉默前病毒体，调控胚胎干细胞的发育机制，维持胚胎干细胞的发育状态[15-17]。SETDBl 蛋白对骨和软骨细胞的生殖分化以及胎儿的生长发育有重要意义[18]。Beyer S 等[19]研究显示，SETDB1 基因通过Wnt/β-catenin 信号通路，动态调节骨骼肌干细胞的分裂和增殖，促进形成肌肉组织，下调其表达并降低了肌原性分化，该结论表明SETDB1 基因的表达和分化是肌原性分化所必需的因子。因此，SETDB1 基因在机体的正常发育以及细胞分化成熟等过程中具有重要作用。

2 SETDB1 与肿瘤的关系

在恶性肿瘤中，SETDB1 主要从以下3 方面发挥致病作用：①促肿瘤细胞增殖和迁移并抗癌细胞凋亡，阻碍抑癌基因Bax 和TP53 的表达[20，21]、激活WNT 信号通路[20]和降低HoxA 基因的表达[7]等；②免疫逃逸机制：SETDB1 能够使急性白血病细胞逃避先天免疫防御机制，该过程通过沉默其逆转座子来实现[22]；③促进上皮间质转化：在生理情况下，SETDB1 可以抑制EMT[23]，然而SETDB1 蛋白在乳腺癌中不仅促进上皮间质转化，并且在组蛋白3 赖氨酸9 位点上异常的组蛋白甲基化促进了肿瘤抑制基因的沉默，从而促进了癌变发展过程[7]。

2.1 SETDB1 与肝癌的关系原发性肝癌中肝细胞癌约占90%[24]，在肿瘤相关的死亡原因中排第3 位[25]。虽然近年来原发性肝癌的诊治取得了一定成效，但术后复发和转移仍是导致肝癌患者预后不良的关键因素。据报道[26]，肝癌患者5 年生存率仅有5%。因此，探究肝细胞癌演进的分子机制，寻找新的生物靶标已成为当下临床研究重点。李征等[27]研究显示，SETDB1 在肝细胞癌中表达明显高于对照组织，且在肿瘤直径＞5 cm、伴微血管浸润和pTNM 分期Ⅲ+Ⅳ者中该基因的上调表达显著异于肿瘤直径＜5 cm、无微血管浸润和pTNM 分期Ⅰ+Ⅱ者。Wong CM 等[28]用转录子测序方法在乙肝病毒感染相关的肝细胞癌中检测多个分子标记物，结果显示SETDB1 基因上调最为显著；肝细胞癌中在常染色体1q21 位点该基因扩增，SP1 作为转录因子从转录水平上促进了其活性，而转录后水平中SETDB1 与miR-2 呈负相关；此外，体内外实验研究证实，敲除该基因在肝癌细胞株中的表达可有效抑制肿瘤细胞增殖、迁移和浸润侵袭的潜能，临床病理分析提示该基因异常高表达者，肿瘤进展速度快、侵袭性强合并患者预后差。Shao YJ 等[29]研究表明，miR-621 在肝细胞癌组织与细胞中均呈低表达趋势，而其与SETDB1 表达呈负相关。陈静等[30]通过shRNA 慢病毒转染构建SETDB1稳定敲除MHCC97H 细胞系，表明下调SETDB1 可抑制肝癌MHCC97H 细胞的增殖能力，促进细胞凋亡，而敲除该基因的表达可减弱动物模型皮下肝细胞癌移植瘤的生长走势。总之，下调SETDB1 能发挥抗肿瘤生长作用，推测SETDB1 可能是肝细胞癌浸润、转移以及预测不良预后和指导治疗的重要标记物。

2.2 SETDB1 与乳腺癌的关系 Xiao JF 等[31]研究表明，SETDB1 基因呈现过度扩增且高表达，敲除该基因后乳腺癌细胞的贴壁依赖性病灶形成受阻，其通过促进内部核糖体进入相应位点介导MYC/CCND1 mRNA 的翻译过程，强化c-MYC 和cyclinD1 的表达，致使c-MYC 信号转导增强，加速细胞周期进程。由SETDB1 参与激活的c-MYC-BMI1 轴对乳腺肿瘤发生至关重要，其在启动子区直接与c-MYC结合增强其转录，表明SETDB1 和c-MYC 之间存在正调控作用。乳腺癌中SETDB1 基因的高表达趋势推进癌细胞迁移、增殖及侵袭过程[32]。王小利等[33]研究利用稳定转染技术沉默乳腺靶细胞株上SETDB1基因的表达，筛选出沉默的乳腺克隆细胞株，结果发现在乳腺癌组织及T47D 乳腺癌细胞珠中SETDB1基因呈异常增高趋势；在MCF7 细胞株中敲除该基因与T47D 的克隆细胞株，发现sh2 以及sh4 对数生长期细胞的增殖数显著减少，而平板克隆及软琼脂克隆形成试验显示阻滞G0/G1期和（或）G2/M 期细胞数目大量减少，以致肿瘤细胞迁移、侵袭能力明显变弱。该基因表达仅与雌激素受体（ER）关系密切，与其他临床因素无相关性，推测其可能作为致癌因子助力了乳腺癌发生发展演进过程，该基因有望成为乳腺癌诊治及评估预后的关键指标。

2.3 SETDB1 与胃癌的关系李金梅等[34]研究了161例胃癌以及对照组织中SETDB1 基因的表达，结果显示其阳性表达分别定位于细胞质以及细胞质伴细胞核两种情况，而细胞核表达与肿瘤组织浸润深度、pTNM 分期以及淋巴结转移情况关系密切，其胞核阳性组患者预后更差；预后分析结果得出，SETDB1基因细胞核阳性、淋巴结转移情况以及pTNM 分期是影响胃癌患者术后总生存率的因素；但只有pTNM分期是独立因素。因此，胃癌组织中该基因胞核的异常表达可能与胃癌的发生发展以及恶性生物学行为息息相关。

2.4 SETDB1 与卵巢癌的关系卵巢癌患者中SETDB1的表达水平较高时，可能会对肿瘤细胞迁移、增殖及侵袭过程发挥促进作用[35]。董红玲[36]研究发现，该基因的mRNA 以及蛋白表达水平均呈增高趋势，并与淋巴结发生转移及国际妇产科联盟（FIGO）高分期者呈正相关关系；卵巢癌患者3 年生存率为39%，该基因阳性者的无瘤生存率以及3 年总生存率均明显低于阴性者；且预后分析发现，SETDB1 阳性表达、肿瘤TNM 分期和淋巴结转移状态是影响卵巢癌患者预后的独立危险因素。结合已有研究推测，SETDB1 可能作为促癌蛋白，对肿瘤侵袭转移过程起到了推动作用，该蛋白为后期肿瘤作用机制的研究提供了新的指导方向。

2.5 SETDB1 与结直肠癌的关系陈芊杏等[37]采用二代测序技术和免疫组化染色方法检测KRAS 基因突变状态与SETDB1 在结直肠癌患者组织学标本中表达，结果显示该蛋白的异常表达出现KRAS 基因突变型的结直肠癌组织中，由此推测KRAS 基因突变状态影响该蛋白表达，但其详细机制仍有待进一步探究[38,39]。另有研究发现[40-43]，肿瘤组织分化程度、肿瘤直径和术前血清CEA 状态与患者的SETDB1 表达均相关，且miR-381 在结肠癌中表达较低，并与SETBD1 呈负相关，即上调SW480 结肠癌细胞株中miR-381 的表达，可下调SETDB1 表达，进而减弱癌细胞的迁移力。因此，推测阻碍结肠癌转移途径可能是通过miR-381 抑制了SETDB1/MMP-2 的表达来实现的。

2.6 SETDB1 与前列腺癌的关系 Sun Y 等[44]采用qRT-PCR 和免疫组化染色法从mRNA 以及蛋白层面检测发现，在前列腺癌组织中SETDB1 基因的表达均高于癌旁对照及前列腺良性增生组织；通过对细胞增殖和迁移侵袭等活力分析显示，下调其表达，可使G0/G1细胞周期受到阻滞，达到抑制前列腺癌细胞的生长目的，沉默该基因表达后可有效削弱癌细胞迁移和侵袭能力。通过以上实验结果推测前列腺癌的发生发展、浸润转移与SETDB1 有不可忽视的相关联系，该蛋白对后期研究前列腺癌发生发展的分子机制提供了新思路。

2.7 SETDB1 与肺癌的关系 Rodriguez-Paredes M等[45]研究发现，在非小细胞肺癌细胞系和原发肺癌中均发现了SETDB1 蛋白的基因扩增情况，沉默SETDB1 不仅能够减弱肿瘤细胞增殖活力，还能促进肿瘤细胞凋亡，并且还可抑制裸鼠模型中肿瘤的生长状态；而过表达SETDB1 可增强肿瘤的侵袭性，光神霉素通过有效抑制SETDB1 在癌细胞中的表达，从而抑制癌细胞生长来达到治疗效果。DZNep作为表观抗癌药物，其通过调控SETDB1 启动子活性，诱导肺癌细胞株凋亡来发挥药效[46]。以上研究提示，无论是直接靶向SETDB1，还是通过已知可调节SETDB1 表达途径间接靶向该蛋白，可有效增强抗癌药物对肿瘤细胞的杀伤能力，可提高肺癌的化疗效率，推测该蛋白可作为治疗肺癌的有效靶点进行深入研究。