FOXC亚家族的结构与功能及其在神经胶质瘤中的作用机制

姜卓君，朱淑霞

（滨州医学院附属医院儿童神经科，山东 滨州 256600）

神经胶质瘤简称胶质瘤，也称为胶质细胞瘤，是临床上最常见的原发性中枢神经系统肿瘤，也是目前人类大脑中最常见、恶性程度最高的肿瘤，患者预后极差。其广义上是指所有神经上皮来源的肿瘤，狭义是指源于各类胶质细胞的肿瘤。从流行病学上看，胶质瘤可发生于各个年龄段，其中男性的发病率较女性高。过去对胶质瘤的分类往往基于组织学，近年来随着对其认识的加深，世界卫生组织（World Health Organization，WHO）更新了新型胶质瘤分类系统[1]，包括分子遗传信息及根据肿瘤形态分类的5 个亚型。了解胶质瘤发生的分子机制对于临床制定有效的治疗策略尤为重要。叉头框（Forkhead Box，FOX）家族是一个进化上高度保守的转录调控因子家族，可以通过调控癌基因、细胞周期调控分子、信号转导通路以及细胞凋亡等途径对诸多恶性肿瘤的发生发展起到重要作用。该家族分为19 个亚群（FOXA ～FOXS）。近 些 年 的 研 究 发 现，叉 头 框C（Forkhead Box C，FOXC）亚家族对胶质瘤的发生发展起到重要作用。现就FOXC 亚家族的结构与功能及其在神经胶质瘤中的作用机制进行综述。

1 FOXC 的结构与功能

1.1 叉头框C1（ForkheadBoxC1，FOXC1）

FOXC1 又称为FREAC3、FKHL7，是一个定位于人类6p25.3 染色体上的外显子基因，可编码一个含553 个氨基酸的单亚型蛋白质[2]。与其他FOX 家族的大部分成员一样，FOXC1 包含一个高度保守的约110个氨基酸的叉头DNA 结构域。该叉头结构域包括4个N 端α 片，3 个β 条和2 个C 端翼，共同形成一个“翼状螺旋”结构，通过DNA 片段5’-TGTTTAC-3’与DNA 相互作用[3-4]。其中具体到FOXC1，叉头结构域由两个核定位信号划定，用于将FOXC1 蛋白保留在细胞核内[5]。叉头结构域在DNA 结合结构域中是独一无二的，因为它的结构与连接组蛋白H1、H5的结构相似（参与生成一个紧凑的高阶染色质结构）。这使得叉头家族成员（FOXA、FOXO、FOXE）具有直接参与压实染色质中DNA 的能力[6-9]。叉头结构域的存在使得FOX 家族成员如FOXA、FOXO 等具有先驱活性。具体到FOXC1 上则表现出对FOXA1 叉头框结构先驱活性的关键氨基酸的保守性。而所谓的先驱活性则为：“扫描”压缩染色质，识别目标结合位点，促进核小体的不稳定，允许其他非先驱转录因子与附近的一致位点结合。先驱转录因子启动染色质从一个浓缩的不活跃的状态到一个活跃的、转录能力强的状态，是必要的调控基因过程，也是有丝分裂和细胞状态的转变[10]。FOXC1 作为一个转录因子，在正常胚胎发育的间充质细胞和器官发育中起着重要作用[11]。其功能的增加是恶性肿瘤的一个复发特征，此外FOXC1 的过表达也与不良预后相关。

1.2 叉头框C2（ForkheadBoxC2，FOXC2）

FOXC2 属 于forkhead 或winged helix 家 族“C”亚族的一个转录因子。从结构上看，该基因由一个单外显子组成，位于染色体16p24.1 带，其特点是有高度保守的翼状螺旋DNA 结合结构域。在功能上，已有文献报道，FOXC2 在乳腺癌[12]、胃癌[13]等癌症中经常过度表达，其在各种癌症中能够促进肿瘤细胞增殖，并通过多种途径诱导上皮细胞- 间充质转化（Epithelial mesenchymal transition，EMT）[14-15]。其中值得注意的是，FOXC2 在血管生成中起着重要的媒介作用，被认为是参与病理性血管生成和新生血管增加的潜在转录媒介，这是肿瘤生长和进展的关键事件[16-17]。而血管生成在胶质瘤中表现明显，这或许是胶质瘤抗血管生成疗法的一个新的研究方向。

2 FOXC 促进胶质瘤发生发展的机制

2.1 FOXC1

2.1.1 FOXC1 通过β-catenin、EMT 影响胶质瘤细胞迁移、侵袭 上皮细胞转化成间充质细胞的生物学过程称为EMT，在该过程中，上皮细胞失去了与基底膜的链接，进而获得更好的迁移和入侵能力。黏附结构的解体、稳定细胞骨架等功能改变成为EMT 发生的重要原因。其中N 型钙粘蛋白、E 型钙粘蛋白等起着重要作用[18]。研究证实，这些与EMT 关系密切的蛋白均受到FOXC1 沉默的调节，这表明FOXC1 对胶质瘤细胞的EMT 发挥了作用，可能有助于胶质瘤的转移。当将β-catenin OE 与FOXC1 siRNA 共转染后，N 型钙粘蛋白水平增加，而单独沉默FOXC1会降低N 型钙粘蛋白的表达[19]。同时，该研究发现，二者共转染后，胶质瘤细胞侵袭能力增强，而单独沉默FOXC1 后胶质瘤细胞侵袭能力下降，这表明β-catenin OE 可能逆转FOXC1 沉默效果，进一步支持了β-catenin 信号参与了FOXC1 沉默对胶质瘤细胞EMT 的抑制作用的假说[19]。

2.1.2 FOXC1 作为miRNA-133 直接靶点影响胶质瘤细胞的增殖、侵袭 目前已知与相邻的正常组织相比，FOXC1 的表达水平在胶质瘤组织中明显增加，表明FOXC1 的上调可能参与了人类胶质瘤的发生。研究证实，MiR-133 的表达与胶质瘤Ⅲ～Ⅳ级的高等级明显相关，其可以结合到3’URT 的FOXC1 mRNA。miR-133模拟物显著抑制了野生型FOXC1-3’URT 的荧光素酶活性，但并未能影响突变靶点的荧光素酶活性，这表明FOXC1 是miR-133 的直接靶点。miR-133 作为一种肿瘤上行抑制剂，通过靶向FOXC1 抑制胶质瘤细胞的增殖和侵袭，表明其是胶质瘤的一个新的治疗靶点[20]。

2.1.3 FOXC1 影响胶质瘤血管的生成 抗血管生成疗法在胶质瘤的治疗中发挥着重要作用。然而，血液-肿瘤屏障（Blood Tumour Barrier，BTB）的低渗透性限制了化疗药物、抗血管生成药物进入肿瘤组织。在中枢神经系统中，FOXC1 的突变会导致小鼠大脑中出现小血管疾病，而FOXC1 的缺失会导致小鼠端脑中异常血管形成[21-22]。研究证明，miR-137 靶向调

控FOXC1，在miR-137 过表达的情况下，FOXC1 的表达受到抑制。FOXC1 在胶质瘤内皮细胞（Glioma endothelial cells，GECs）中表达上调，并通过增强ZO-1 蛋白的启动子活性，使BTB 的通透性降低，通过激活趋化因子受体7 的表达增加胶质瘤的血管生成[23]。这为胶质瘤的抗血管生成疗法提供了新的研究方向。

2.2 FOXC2 由circKIF18A 靶向促进血管生成

研 究 证 明，胶 质 母 细 胞 瘤（Glioblastomas，GBM）相关的小胶质细胞M2 极化（M2 polarization in glioblastoma-associated microglia，M2 GAM）可促进人脑微血管内皮细胞（Human brain microvascular endothelial cells，hBMECs）的增殖、侵袭和血管生成。从机制上来讲，小胶质瘤的M2 极化可以将外泌体circKIF18A 运送到hBMECs，外泌体circKIF18A可以与hBMECs 中的FOXC2 结合，维持其稳定性和核转位。FOXC2 可以转录调节ITGB3、CXCR4、DLL4的表达，并激活PI3K/AKT 信号传导通路[24]。该研究确定了在GBM 微环境下由M2 GAM 引起的血管生成的新机制，为胶质瘤的抗血管生成治疗提供了一个新的机制和目标。目前，对于FOXC2 在胶质瘤中的研究较少，或许在抗胶质瘤血管生成方面，抑制FOXC2 的表达可以成为新的治疗方向。多项研究记录了FOXC2 在肿瘤中的表达/ 核定位，如肺癌[25]、肝癌[15]、前列腺癌[26]，其中肿瘤中的FOXC2 表达/ 核定位是预测患者预后的有用生物指标。已有研究证明，FOXC2 在胶质瘤中高表达，但机制尚不明确，其可能作为一个致癌基因，代表了人类胶质瘤的潜在调节器和一个候选的预后标记[27]。

3 结语

胶质瘤是源于神经胶质祖细胞的内在脑肿瘤，其作为常见的神经系统肿瘤具有较高的发病率和致死率。传统的治疗方法包括手术、放疗、化疗等，但对于胶质瘤患者的预后改善有限。免疫疗法是恶性肿瘤治疗的一场革命，因此探讨胶质瘤免疫治疗的潜在靶点具有重要意义。当前的研究发现了FOX 家族在胶质瘤发生、发展中的作用。在本文中，我们主要探讨了FOXC 亚家族的结构与功能及其在神经胶质瘤中的作用机制，发现FOXC 亚家族调控了一个复杂的肿瘤发生机制，参与了胶质瘤细胞的侵袭、迁移、增殖等。FOXC 亚家族有望成为治疗胶质瘤的前景靶标，而FOXC1、FOXC2 在胶质瘤发展中的多效性功能还需要进一步研究。