转录因子腺病毒E4启动子结合蛋白4在肿瘤中的研究进展

张雪莹, 王 亮, 李华男

(1. 扬州大学医学院, 江苏 扬州, 225009;2. 江苏省非编码RNA基础与临床转化重点实验室, 江苏 扬州, 225009)

腺病毒E4启动子结合蛋白4(E4BP4)是具有碱性亮氨酸拉链结构的转录因子，在细胞生理及病理过程中具有重要作用。在多种肿瘤中, E4BP4的表达异常与肿瘤的发生发展、侵袭和转移相关，因此深入研究E4BP4及其调控的靶基因的作用机制，有助于探求肿瘤潜在的生物标志物，为临床治疗肿瘤提供新的靶点。

1 概 述

E4BP4是DNA结合蛋白碱性亮氨酸拉链蛋白家族(bZIP)转录因子超家族的成员之一，最早被发现具有识别腺病毒E4启动子并调控下游基因转录的功能，因其能够激活人类T细胞白细胞介素(IL)-3启动子，又被称为人白细胞介素3介导核因子(NFIL3)[1-2]。

2 结构和生物学功能

E4BP4的462个氨基酸序列包含1个bZIP结构域，此结构域由C端亮氨酸拉链和N端碱性结构域组成[3]。E4BP4的亮氨酸拉链结构使E4BP4形成二聚体与DNA结合，碱性结构域可以与特异DNA序列相结合抑制转录。此外, C端缺失的E4BP4保留了DNA结合活性，但失去了抑制转录的能力，因此E4BP4在某些情况下可以作为转录激活因子[2]。相关研究[4-9]表明, E4BP4不仅参与调节生物昼夜节律、神经细胞的存活与凋亡、免疫细胞的激活和发育、成骨细胞的信号转导、胚胎着床等生理活动，还在病理状况下参与炎症性肠病、感染性疾病、系统性红斑狼疮等自身免疫疾病的调控。研究[10-11]表明, E4BP4在各种癌症中过表达，参与癌症进展，支持肿瘤细胞生存并且促进肿瘤细胞迁移和转移。KENIRY M等[10]发现, E4BP4与HDAC2协同作用阻碍FOXO转录因子与TRAIL结合来影响癌细胞凋亡。KURIBARA R等[12]发现，在哺乳动物前B淋巴细胞中致癌的Ras蛋白通过Raf丝裂原活化蛋白激酶通路和磷脂酰肌醇3激酶通路，诱导E4BP4的表达。ZHU C等[13]发现, IL-27/E4BP4信号轴通过诱导Tim-3、IL-10和功能失调的T细胞表型来抑制效应T细胞，从而促进肿瘤生长，提示E4BP4高表达有利于肿瘤的发生发展。研究[10, 14-15]表明, E4BP4的高表达与肿瘤的不良预后有关。因此, E4BP4可能成为指导临床上肿瘤治疗和诊断的标志物。

3 E4BP4与肿瘤相关性研究

3.1 乳腺癌

乳腺癌(BC)是女性发病率最高的恶性肿瘤，严重影响女性的健康和生存[16]。SOSTDC1与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关，其被认为是一种肿瘤抑制因子[17-18]。RAWAT A等[19]在4个乳腺癌细胞系(MCF7、T47D、MDAMB231和BT549)中，通过逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测发现E4BP4在所有被检测的细胞系中都高表达，且与SOSTDC1呈负相关。通过ConSite软件分析发现, SOSTDC1启动子中可能存在E4BP4结合位点。在乳腺癌细胞中，过表达E4BP4抑制SOSTDC1表达，增强乳腺癌细胞的增殖能力，而通过shRNA敲低E4BP4表达，可导致SOSTDC1表达上调，乳腺癌细胞的增殖能力下降，这表明在乳腺癌细胞中E4BP4通过调控SOSTDC1影响乳腺癌细胞的增殖能力(图1A)。KARTHIK I P等[20]研究发现, E4BP4可促进MCF7细胞增殖，可能是其使组蛋白甲基转移酶G9a和组蛋白甲基化酶SUV39H1与RASSF8启动子结合抑制了RASSF8, 并进一步通过caspase依赖途径和调控Bcl2家族蛋白抑制细胞凋亡(图1B)。KENIRY M等[10]发现, E4BP4与组蛋白脱乙酰基酶2(HDAC2)共同作用来干扰转录因子FOXO, 与FOXO靶基因的启动子结合，抑制了某些具有抑癌作用的FOXO靶点表达(TRAIL、GADD45a、GADD45b和FAS), 从而促进肿瘤的发展(图1C)。

图1 E4BP4在乳腺癌中的作用机制

3.2 甲状腺癌

甲状腺癌(TC)是最普遍的内分泌恶性肿瘤[21]。SOSTDC1可以通过抑制铁调素的分泌，进而抑制甲状腺癌细胞增殖[22]。SOSTDC1也能通过磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(BAkt)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)/细胞外调节蛋白激酶(ERK)信号通路调控甲状腺癌细胞的增殖、凋亡[23]。研究[22]发现，在甲状腺癌细胞中, E4BP4使G9a与SOSTDC1启动子结合，促进SOSTDC1启动子甲基化，抑制SOSTDC1的表达。在裸鼠体内沉默E4BP4基因上调SOSTDC1的表达，抑制肿瘤的生长。因此, E4BP4和SOSTDC1可以作为未来甲状腺癌治疗的潜在靶点。

3.3 肺癌

肺癌(LC)是全球癌症死亡率最高的恶性肿瘤，可分为小细胞肺癌(13%)和非小细胞性肺癌(87%)。非小细胞肺癌又可分为腺癌、鳞状细胞癌和大细胞癌。Metabolic gEne RApid Visualizer数据库分析显示, E4BP4水平升高促进肺癌细胞的侵袭性; 过表达和沉默E4BP4实验同样证明E4BP4与肺腺癌侵袭性相关[15]。细胞型朊病毒蛋白(PrPC)是由PRNP基因编码的GPI锚定糖蛋白, PrPC的表达与肺腺癌细胞的片状伪足形成、迁移、侵袭和转移有关[15, 24]。基因共表达分析和荧光素酶报告基因检测[15]显示, E4BP4上调了PRNP启动子的活性，提示E4BP4在高侵袭性肺腺癌细胞中是促进PrPC表达的转录激活因子。Western blot和Transwell结果表明, PrPc通过上调JNK信号通路促进肺癌细胞的侵袭和迁移。因此, E4BP4/PrPc轴通过JNK信号通路在肺癌的侵袭和转移中发挥了关键作用，为肺腺癌治疗提供了潜在分子治疗靶点。

3.4 结直肠癌

人类结直肠癌(CRC)在世界范围内普遍存在，其死亡主要是由转移引起。FRITZMANN J等[25]利用生物信息分析发现, E4BP4在结直肠癌转移性肿瘤中表达上调，可用于结直肠癌转移预测。QI J J等[11]发现，过表达E4BP4促进人结肠癌细胞上皮间充质转化、迁移和实验性转移，敲除E4BP4则表现相反，这可能是E4BP4通过激活PI3K、p38和mTOR信号而激活特定的细胞迁移相关基因，增强结直肠癌细胞的细胞运动性。研究证明，PI3K抑制剂LY294002能阻断结肠癌细胞上皮间充质转化，并增加钙黏蛋白E的表达，p38抑制剂SB203580和mTOR抑制剂雷帕霉素都能阻止结肠癌细胞上皮间充质转化。

3.5 骨肉瘤

骨肉瘤(OS)是最常见的原发性恶性、侵袭性骨肿瘤之一。XU J X等[26]利用公共数据库将骨肉瘤组织与正常骨组织比较，骨肉瘤组织中E4BP4的表达上调; 过表达E4BP4可促进MG-63和SaOS2骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，敲除E4BP4基因后，骨肉瘤细胞的增殖能力、侵袭能力和转移能力明显受到抑制。这些结果提示E4BP4的表达与骨肉瘤的发生发展以及转移密切相关。E4BP4参与骨肉瘤进展的具体机制尚未明确，未来可通过生物信息分析和实验研究预测E4BP4在骨肉瘤中的功能和作用机制，以为E4BP4应用于骨肉瘤治疗提供新思路。

3.6 绒毛膜癌

绒毛膜癌(CC)是一种对化疗药物敏感的恶性滋养细胞肿瘤。对于低危绒毛膜癌，甲氨蝶呤和氟尿嘧啶是绒毛膜癌单药治疗的一线化疗药物，易引起耐药性，耐药性是绒毛膜癌患者治疗失败的首要原因[27]。PENG Z等[28]发现，在人绒毛癌耐药细胞的建立过程中，随着化疗药物的加入, E4BP4水平随着传代次数的增加而升高。在耐药绒毛膜癌细胞中, E4BP4的表达受STAT3的影响。生物信息学表明, E4BP4启动子含有STAT3的结合位点，通过人为干扰STAT3的表达发现，随着STAT3的表达变化, E4BP4的表达量以及耐药绒毛膜癌细胞半数抑制浓度(IC50)均随之变化，可见通过调控STAT3可影响E4BP4的抗凋亡作用，导致化疗耐药。研究[28]发现，竹节香附素A(RA)可以抑制绒毛膜癌JEG-3细胞的增殖，并且以剂量依赖的方式显著抑制STAT3的激活和E4BP4的表达。

3.7 白血病

白血病是一类造血干细胞的恶性克隆性疾病，是由于造血组织中血细胞，尤其是白细胞发生恶性突变异常增殖产生。BEACH JA等[29]研究表明，糖皮质激素(GC)在人急性淋巴白血病细胞(CCRF-CEM)通过诱导E4BP4的表达上调，进而促进Bcl-2家族蛋白Bim上调，导致CCRF-CEM凋亡。转录因子结合位点预测程序分析表明, Bim启动子中没有E4BP4和糖皮质激素受体的结合位点，提示E4BP4可能通过一个尚未明确的中间物或通过Bim启动子上的另一个转录因子来调节Bim表达，进而调控GC诱导的CCRF-CEM的凋亡[29-30]。另有研究[31-32]发现, GC在CEM淋巴细胞中通过提高细胞内Ca2+浓度，诱导E4BP4水平提高，从而引起细胞凋亡。DORN DC和YEUNG J等[33-34]研究斑蝥素的抗肿瘤特性发现，斑蝥素通过上调E4BP4的表达，抑制HLF的抗凋亡特性，从而发现斑蝥素对急性髓细胞性白血病有一定的治疗优势。

3.8 E4BP4与其他肿瘤

根据已有文献[15, 17, 22, 25-26, 35-36]报道, E4BP4在人类恶性肿瘤中多呈高水平表达，相当于一个潜在的致癌因子，如乳腺癌、肺癌、甲状腺癌、结直肠癌、骨肉瘤、神经胶质瘤和胶质母细胞瘤。也有研究[29, 37～38]显示, E4BP4在白血病、卵巢癌、甲状旁腺癌等肿瘤中表达水平下降，并起抑癌因子的作用，但具体机制尚不清楚。

4 展 望

目前研究结果显示, E4BP4的致癌因素主要是其转录调控特性，其表达量的变化会引起其下游靶点的变化，从而影响了肿瘤的发生发展。虽然E4BP4被认为是活跃的转录抑制因子，但是亦有研究表明E4BP4可能通过新的机制激活基因的转录。此外, E4BP4与多种恶性肿瘤的进展密切相关，虽然在众多恶性肿瘤中高表达，但是在一些肿瘤中低表达，因此说明细胞中的E4BP4存在一个复杂的调节网络。在不同的肿瘤中E4BP4参与不同的信号通路调节肿瘤的进展，即使在同一肿瘤中也通过不同的信号通路发挥作用，但是E4BP4的作用机制是否还存在其他方式，在其他通路中是否还存在更好的治疗靶点等问题还需要进一步研究。