KLF4与上皮间质转化的关系在肿瘤中的研究进展

司书遥，李春鸣，梁 娜

(1.遵义医科大学附属医院 病理科，贵州 遵义 563099；2.遵义医科大学 组织胚胎学教研室，贵州 遵义 563099)

KLF4(Krüppel-like factor 4)是KLFs转录调节因子家族的重要成员之一。Yet等[1]在1998年首次在人血管内皮细胞中克隆出KLF4基因的表达，通过对比cDNA序列，发现与小鼠上皮锌指蛋白(EKF)高度同源。KLF4在调控细胞增殖、细胞分化及维持体内稳态等多种过程中发挥着重要作用[2]，并且参与干细胞的多潜能性[3]、上皮间质转

化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)和DNA的损伤修复等过程。KLF4能够有效激活EMT，维持上皮细胞的特性及基因稳定性，有研究显示，KLF4表达缺失后改变了上皮细胞形态学和迁移行为，诱导上皮向间质转化，进而促进肿瘤的侵袭和迁移[4]。本文将对KLF4与EMT在肿瘤中的关系研究进展进行了简要综述。

1 KLF4的结构特点及功能

KLF4基因是一个单拷贝基因，定位于人染色体9q31,靠近T细胞急性淋巴细胞白血病-2位点，KLF4基因大小约6.3 kb，内含5个外显子，其cDNA片段长为1 413 bp，转录区大小为3.5 kb。KLF4的cDNA编码的蛋白质由470个氨基酸构成，相对分子量约为55 kd。KLF4启动子区含有典型的CpG岛,启动子高甲基化是KLF4调控肿瘤的机制之一[5]。

KLF4蛋白含有多个功能结构域，主要有DNA结合域、转录调节域以及核定位信号域。高度保守的羧基端序列由81个氨基酸组成，同时含有3个Cys2-His2锌指结构的DNA结合域，每个锌指结构包含1个反向平行的β折叠和1个α螺旋。高度变异的氨基端序列含有转录调节域，包括富含丝氨酸的转录激活域和富含脯氨酸的转录抑制域，分别位于第125～149氨基酸残基处和第179～415氨基酸残基处，因此，KLF4对基因转录具有激活和抑制双重调控作用[6]。KLF4蛋白主要定位于细胞核，有两个核定位信号，分别位于锌指结构的氨基端和锌指结构域的前方，两者紧密相邻，其中任何一个都可以单独将KLF4有效的转移到细胞核内。除了转录调控，KLF4还可以通过磷酸化、泛素化、乙酰化和甲基化进行翻译后修饰，进而调控KLF4的蛋白质稳定性、DNA结合能力和转录活性[7]。KLF4广泛表达于机体组织，主要表达于胃肠道上皮、皮肤表皮、血管内皮、角膜上皮以及胸腺等[8-11]，其中，KLF4在胃肠道上皮细胞表达最为丰富，故又称为胃肠富集KLF(Gut-en riched krüppel-like factor，GKLF)。KLF4在多种生物学过程中都发挥着重要作用，包括细胞增殖、分化、凋亡、EMT、干细胞多能性、维持基因组稳定性、DNA损伤修复和维持正常组织稳态等[12-14]。

2 EMT简介

Greenburg等[15]首次于1982年在胚胎学领域提出EMT的概念,他们发现晶状体上皮细胞在胶原凝胶中可以形成伪足，转变为间质细胞样形态。EMT过程是上皮细胞转化为间充质细胞的可逆过程。在20世纪90年代，癌症研究人员发现EMT与肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移密切相关。EMT是一个多阶段的动态过程，在这个过程中，上皮细胞失去极性，细胞骨架结构重塑，细胞形态由立方上皮细胞变成纺锤形纤维细胞，上皮标志物表达减少，间质标志物表达增加，这些特征性改变将导致细胞侵袭和迁移能力增强。其中上皮标志物E-cadherin表达的缺失被认为是癌症发生过程中的重要步骤，也是EMT发生的关键步骤。研究表明，许多转录因子在EMT的过程中起着关键作用，包括Snail1 (Snail)、Snail2 (Slug)、ZEB1、ZEB2 (Sip1)、Twist1、FoxC2、NF-κB等[16]。近年来，KLF4被认为是EMT过程中上皮基因的转录激活因子和间充质基因的抑制因子[17]。这些转录因子主要通过参与TGF-β、Wnt/β-catenin、Notch等信号通路诱导EMT过程。除了转录因子外，EMT还受表观遗传修饰、microrna和长链非编码RNA等调控，其本质是信号通路串扰的产物。上皮标志物E-cadherin是细胞黏附的桥梁，通过其胞外结构域与相邻上皮细胞的另一个E-cadherin结合，从而分解细胞与细胞的接触点[18]，间质标志物N-cadherin主要与癌细胞的活动性和侵袭潜能相关[19]，EMT 发生的关键就是上皮标志物表达的下调和间质标志物的上调。研究表明，EMT与肿瘤的侵袭转移密切相关，主要通过抑制上皮标志物，增加间质标志物的表达，导致细胞粘性降低、细胞运动增强，促进肿瘤的侵袭和转移[20]。除了驱动肿瘤发生和转移外，EMT还被认为是治疗耐药的关键调节因子[21]，帮助肿瘤细胞逃避免疫系统的破坏[22]。

3 KLF4与肿瘤EMT

KLF4是1个功能复杂的转录因子，在肿瘤的发生进程中，它既可以是原癌基因，又可以作为抑癌基因。例如KLF4在食管鳞状细胞癌[23]、胃癌[24]、胰腺癌[25]、结直肠癌[26]中表达降低或缺失，而在乳腺癌[27]和口咽鳞状细胞癌[28]中过表达。EMT在肿瘤侵袭转移的过程中发挥着至关重要的作用，在EMT过程中，上皮细胞失去其上皮特性，如顶端-基底极性和细胞-细胞粘附，同时获得间充质细胞特征，如侵袭和迁移的能力[29]。近期研究表明，KLF4是EMT的关键负调控因子，在EMT过程中KLF4的表达降低[30]。此外，Tiwari等[4]发现了一系列作为KLF4直接转录靶点的关键基因，包括E-cadherin、N-cadherin、vimentin、β-catenin、VEGF-A、内皮素-1和Jnk1。研究发现，KLF4可以靶向调控多种肿瘤的EMT过程，例如鼻咽癌，胃癌，肝癌，结直肠癌以及乳腺癌等。

3.1KLF4与鼻咽癌EMT Li等[31]通过RNAi检测异位KLF4表达和内源性KLF4沉默的鼻咽癌细胞中上皮和间充质标志物的变化,发现表达KLF4的细胞表现出典型的上皮样表型，包括上皮标志物(E-cadherin)的上调和间质标志物(N-cadherin)的下调。而内源性KLF4的缺失导致上皮标志物下调，间质标志物上调。提示KLF4作为鼻咽癌的抑癌基因，通过诱导E-cadherin表达，抑制EMT，减少鼻咽癌细胞的迁移和侵袭。Zhang等[32]研究发现KLF4是miR-10b在鼻咽癌中的直接靶点，miR-10b通过调节KLF4/Notch1/E-cadherin的表达来调控EMT，提示上调KLF4可以促进鼻咽癌细胞的侵袭和迁移。

3.2KLF4与胃癌EMT Zheng等[33]通过miRNA靶数据库和荧光素酶报告基因检测证实KLF4是miR-103在胃癌中的直接靶点，且在胃癌组织中miR-103和KLF4的表达呈显著负相关。KLF4被认为是胃癌的抑癌基因，miR-103过表达可抑制KLF4介导的表达促进胃癌EMT。Zhang等[34]研究发现KLF4通过结合PODXL的5'UTR负调控胃癌细胞系中PODXL的表达，进而抑制EMT，减少肿瘤的侵袭和转移。

3.3KLF4与肝癌EMT Yao等[35]研究发现KLF4可通过TGF-β 1下调Micro-135a-5p抑制肝癌细胞EMT过程。此外，其他的体外和体内实验证实，KLF4可以通过抑制Slug表达来逆转EMT，提示过表达KLF4可以减少肝癌细胞迁移和侵袭。Hujie等[36]通过ChIP检测和Western blot方法，发现miR-10b通过下调KLF11的抑制转录因子KLF4，诱导Smads信号活性来促进肝细胞癌的EMT过程。

3.4KLF4与结直肠癌EMT Agbo等[37]通过免疫荧光染色法，发现KLF4的表达在结直肠正常黏膜中与EMT上皮标记物呈正相关，而在结直肠癌中与EMT间质标记物呈负相关，提示KLF4表达的缺失是结直肠癌EMT的一个潜在的重要指标。Leng等[38]研究发现KLF4能够通过TGF-β1/Smad/ Snail途径维持人结直肠癌模型的干性和间充质特性。

3.5KLF4与乳腺癌EMT Yu等[39]研究发现KLF4通过调节乳腺癌中的Notch信号通路促进细胞迁移、侵袭和EMT。Yori等[40]认为E-cadherin是KLF4的直接转录靶点，KLF4通过对E-cadherin的调控维持乳腺上皮细胞的上皮表型，抑制乳腺癌细胞的EMT。此外，通过建立乳腺癌动物模型，发现KLF4可以通过减少Snail的表达抑制乳腺癌细胞的EMT。

4 展望

侵袭和转移是恶性肿瘤最重要的生物学特点，是决定患者预后的关键因素。EMT已被证实是造成肿瘤转移的主要原因之一。因此，EMT作为肿瘤细胞转移的一种潜在机制已引起广泛关注。EMT受转录因子、细胞外配体和mirna的调控。KLF4被认为是EMT关键基因的转录调控因子，在EMT过程中KLF4表达的缺失是促进肿瘤血管生成、恶性肿瘤进展和转移的关键事件。然而KLF4在肿瘤EMT中的具体机制仍需进一步研究，深入探究KLF4与EMT在肿瘤中的关系，可以为肿瘤转移的预防和治疗提供新的思路。