李 瑤(綜述),楊永秀(審校)

(1.蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000； 2.蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)院婦產(chǎn)科，蘭州 730000)

微小染色體維持蛋白7(minichromosome maintenance proteins 7,MCM7)是微小染色體維持蛋白(minichromosome maintenance proteins，MCMs)的家族成員之一。MCMs是一類高度保守的蛋白質(zhì),最初在酵母中發(fā)現(xiàn)，隨后證實(shí)其亦存在于真核細(xì)胞生物中。MCMs家族至少包括6個(gè)成員：MCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6及MCM7，具有類似的結(jié)構(gòu)和功能，參與DNA的復(fù)制和延伸，確保每次細(xì)胞周期中DNA僅且復(fù)制一次，與細(xì)胞增殖關(guān)系密切[1]。MCM2～7復(fù)合體在DNA復(fù)制中具有極其重要的功能，也是細(xì)胞生長(zhǎng)過程中很多信號(hào)通路的一個(gè)聚焦點(diǎn)，其中MCM4/MCM6/MCM7復(fù)合體就具有ssDNA依賴性ATPase活性、ATP依賴性ssDNA結(jié)合活性和DNA解螺旋酶活性[2]。腫瘤的形成多是由于各種理化因素、生長(zhǎng)因子、原癌基因等條件的刺激致使細(xì)胞周期失控，細(xì)胞異常分化及增殖，而G1期為DNA合成前期，決定細(xì)胞周期的長(zhǎng)短，S期為DNA合成期，均為關(guān)鍵性步驟，因此MCM7在G1期和S期對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控作用，使其與細(xì)胞生成、增殖及腫瘤形成等關(guān)系密切[3]。

1 MCM7的結(jié)構(gòu)及在細(xì)胞周期中的定位

人MCM7蛋白由719個(gè)氨基酸殘基組成，相對(duì)分子質(zhì)量為80×103,與家族其他成員結(jié)構(gòu)高度相似，中心均有一個(gè)保守性區(qū)域，由200個(gè)氨基酸殘基組成，即編碼DNA依賴的ATPase模體。該模體由Walker A和Walker B組成，Walker B后緊接R-finger,即精氨酸酯，為另一個(gè)短基序，約含70個(gè)氨基酸殘基[4]。MCM7的ATPase模體是MCM4/MCM6/MCM7復(fù)合體發(fā)揮自身功能的關(guān)鍵。MCM7除了共有的中心結(jié)構(gòu)外，還有一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)——鋅指模體，該模體僅在MCM2/MCM4/MCM6/MCM7復(fù)合體中存在，是調(diào)節(jié)解鏈酶的必需結(jié)構(gòu)。

在細(xì)胞周期G1期，由起始點(diǎn)識(shí)別復(fù)合物、細(xì)胞分裂蛋白6(cell division cycle 6，CDC6)、CDC10依賴性轉(zhuǎn)錄因子1 及MCMs復(fù)合體構(gòu)成復(fù)制前復(fù)合物(pre-replication complex，pre-RC)而啟動(dòng)DNA復(fù)制[5]。起始點(diǎn)識(shí)別復(fù)合物首先識(shí)別DNA復(fù)制起始點(diǎn)并與之結(jié)合，隨之CDC6和CDC10依賴性轉(zhuǎn)錄因子1再與其結(jié)合，之后在CDC45的參與下將MCMs復(fù)合體整合到DNA起始點(diǎn)上，形成pre-RC,完成DNAS復(fù)制的啟動(dòng)裝備。S期，細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin dependent kinase,CDK)和CDC7/DBF4激酶活化pre-RC，在MCM4/MCM6/MCM7的解螺旋作用下DNA解鏈并構(gòu)成雙向復(fù)制叉，同時(shí)MCMs復(fù)合體從pre-RC游離至胞質(zhì)中，等待參與下一個(gè)細(xì)胞周期，確保每次細(xì)胞周期中DNA僅且復(fù)制一次。研究證實(shí)，MCM7的mRNA水平與細(xì)胞周期有相一致的周期性，其在G1、S期可被顯著檢測(cè)出，但在G0期和分化、衰老時(shí)，其表達(dá)水平逐漸下降甚至不能測(cè)出[6]。因此，MCM7可作為細(xì)胞增殖的可靠標(biāo)志物，成為診斷腫瘤的依據(jù)之一。

2 MCM7與其他腫瘤相關(guān)因子

2.1MCM7與CDC6 MCMs家族由CDC基因編碼，而CDC6從細(xì)胞周期G1期到M期均起重要作用，是DNA復(fù)制的又一必須因子,與細(xì)胞增殖密切相關(guān)。G1期，CDC6主要與起始點(diǎn)識(shí)別復(fù)合物、 CDC10依賴性轉(zhuǎn)錄因子1、MCMs形成pre-RC復(fù)合體；S期，CDK激活pre-RC啟動(dòng)DNA復(fù)制，同時(shí)磷酸化CDC6和MCM7，使其游離到胞質(zhì)中，游離的CDC6在泛素化途徑中被降解，MCM7則等待參與下一個(gè)細(xì)胞周期。因此，MCM7和CDC6共同確保DNA復(fù)制僅且復(fù)制一次，使細(xì)胞正常增殖。另外，CDC6的表達(dá)與E2F/Rb復(fù)合體對(duì)S期的調(diào)控有關(guān)。E2F促使轉(zhuǎn)錄由G1期進(jìn)入S期，進(jìn)行DNA復(fù)制和細(xì)胞增生。當(dāng)E2F從E2F/Rb中游離后與MCM7上的多個(gè)E2F位點(diǎn)結(jié)合，上調(diào)CDC6與MCM7的表達(dá)，同時(shí)游離E2F可解除Rb對(duì)細(xì)胞增殖的抑制作用，促進(jìn)細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期；M期，CDC6介導(dǎo)S-M期檢查點(diǎn)反應(yīng)的激活，啟動(dòng)DNA損傷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保有絲分裂準(zhǔn)確有序的進(jìn)行[7]。

2.2MCM7與p16 p16基因已是一種被公認(rèn)的多腫瘤抑制基因，由細(xì)胞周期依賴性激酶抑制基因編碼，位于染色體9p21區(qū),通過周期蛋白/CDK的作用維持G1/S期檢測(cè)點(diǎn)的完整性，參與E2F轉(zhuǎn)錄因子的釋放[8]。因其蛋白能與CDK4競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，抑制周期蛋白/CDK4的活性，參與細(xì)胞周期的負(fù)調(diào)控及抑制細(xì)胞的異常增殖，故亦可稱為CDK4抑制因子[9]。p16蛋白可與CDK4和CDK6競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，使周期蛋白D/CDK復(fù)合體解離，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯，抑制細(xì)胞生長(zhǎng)與分化。解離后的周期蛋白D/CDK4或周期蛋白D/CDK6激酶失活，無法磷酸化Rb，導(dǎo)致低磷酸化的Rb將與E2F不可分離，E2F/Rb途徑被阻斷，DNA轉(zhuǎn)錄被抑制，控制細(xì)胞增殖。p16基因突變或者缺失致使其不能與CDK4/CDK6競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，導(dǎo)致CDK4/CDK6增加，刺激細(xì)胞分裂，細(xì)胞增殖失控，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。在細(xì)胞周期中，CDK可活躍磷酸化的MCMs，使MCM4/MCM6/MCM7的解螺旋酶作用失活，調(diào)控DNA復(fù)制[10]。細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期時(shí)，MCMs亦能促進(jìn)CDK啟動(dòng)同時(shí)使自身在解螺旋酶的作用下解離，導(dǎo)致G1期延遲，這一作用與CDK/周期蛋白復(fù)合體磷酸化Rb有關(guān)[11]。如此在細(xì)胞周期中，p16和MCM7通過與CKD的相互間作用共同參與細(xì)胞周期調(diào)控，使DNA復(fù)制及細(xì)胞增殖可以準(zhǔn)確有序的進(jìn)行。

2.3MCM7與人乳頭瘤病毒 人乳頭瘤病毒(human papillomavirus,HPV)是一組無包膜的雙鏈環(huán)狀DNA病毒，有8個(gè)開放閱讀框架(E1，E2，E4，E5，E6，E7，L1和L2)，至少有120多種血清型。根據(jù)其與腫瘤的關(guān)系，分為高危型(HPV16，18，31，33，35)和低危型(HPV6，11)，而HPV16、18型感染與部分人的惡性腫瘤發(fā)生相關(guān)[12]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，HPV相關(guān)病變多位于鱗柱上皮交界處，如喉的鱗狀上皮和氣管上皮交界處，肺支氣管鱗柱狀上皮的交界處，尤其是在宮頸癌中HPV感染宮頸鱗柱上皮交界處已被公認(rèn)為是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵因素[13-15]。當(dāng)宿主感染HPV后，HPV DNA即可生成大量的E6和E7蛋白，但這兩種蛋白缺乏穩(wěn)定性，易磷酸化，致使構(gòu)象發(fā)生紊亂，而構(gòu)象紊亂的E6和E7干擾DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等過程，促進(jìn)腫瘤發(fā)生。HPV的致癌性也與Rb/E2F這一途徑相關(guān)。E7蛋白中含有多個(gè)Rb結(jié)合位，并可與低磷酸化的Rb蛋白優(yōu)先結(jié)合，使Rb/E2F復(fù)合物中的E2F被游離出來，促使細(xì)胞由G1期進(jìn)入S期，導(dǎo)致細(xì)胞周期調(diào)控失控，細(xì)胞增殖失調(diào)。MCM7在對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控中與HPV有共同的Rb/E2F途徑，同時(shí)也證明了Rb/E2F途徑是細(xì)胞周期調(diào)控中多個(gè)作用機(jī)制的聚焦點(diǎn)，起著關(guān)鍵作用[14-15]。

2.4MCM7與蛋白激酶C受體1 蛋白激酶C受體1(receptor for activated C kinase 1，RACK1)首先由Mochly-Ros等提出并命名，為活化的蛋白激酶C受體，相對(duì)分子質(zhì)量為36×103，由GNB2L1基因編碼的蛋白質(zhì)[16]。RACK1屬于G蛋白B亞基的家族，為一種胞質(zhì)內(nèi)游離的支架蛋白，因其結(jié)構(gòu)中含有7個(gè)色氨酸-天冬氨酸(WD)重復(fù)序列，即可通過不同的WD40位點(diǎn)與活化的蛋白激酶C結(jié)合、轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)相應(yīng)的位置，并使其保持活性，以介導(dǎo)下游的反應(yīng)。RACK1與MCM7共同參與并調(diào)控細(xì)胞周期。在MCM7及MCMs復(fù)合體中存在多個(gè)磷酸化位點(diǎn)，磷酸化的MCM7在DNA復(fù)制中有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，RACK1能夠促進(jìn)MCM7中絲/蘇氨酸位點(diǎn)磷酸化,磷酸化MCM7促使細(xì)胞由G1期進(jìn)入S期，促進(jìn)細(xì)胞增殖[17-18]。大量研究資料證明，RACK1在大多數(shù)腫瘤中表達(dá)均增加，如在乳腺癌、卵巢癌、肝癌、口腔鱗癌及惡性黑色素瘤中均高表達(dá)，促進(jìn)腫瘤形成。但根據(jù)Mamidipudi等[19]的研究認(rèn)為，在結(jié)腸癌中，RACK1有抑制癌細(xì)胞形成與增殖的作用，可能是與其能在G1期及有絲分裂各個(gè)調(diào)定點(diǎn)抑制Src活性，卻保持CDK1-cylinB復(fù)合體的活性有關(guān)，使細(xì)胞周期受到阻止，抑制腫瘤細(xì)胞的生成及惡性增殖。

2.5MCM7與表皮生長(zhǎng)因子受體 表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)是原癌基因c-erbB1的產(chǎn)物，屬于EGFR家族，為酪氨酸激酶型受體，常表達(dá)于正常上皮細(xì)胞表面，是上皮細(xì)胞增殖和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的受體，但在某些腫瘤細(xì)胞中常高表達(dá)，成為檢測(cè)腫瘤生成的輔助手段，也成為臨床治療腫瘤的一個(gè)新靶點(diǎn)[20]。根據(jù)洪明奇教授等在2013年6月10日發(fā)表在《cancer cell》上的研究報(bào)道稱[21]，EGFR通過Lyn激酶的酪氨酸磷酸化增強(qiáng)MCM7對(duì)DNA復(fù)制的調(diào)控作用。在探究EGFR和MCMs間的相互作用時(shí)發(fā)現(xiàn),MCM7隨著表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor，EGF)的刺激表達(dá)增加，卻因Tyr激酶的抑制作用而降低，提示EGFR和MCM7間的相互作用可能依賴于EGFR激酶活性，MCM7也可能是EGFR激酶的底物或其下游的激酶[21]。研究發(fā)現(xiàn)，缺乏EGF時(shí)，MCM7將無法酪氨酸磷酸化。為了明確MCM7磷酸化激酶，他們研究了與MCM7相互作用的蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn),Lyn是唯一與之相關(guān)的酪氨酸激酶。Lyn能使MCM7酪氨酸磷酸化，MCM7的表達(dá)量因EGF的刺激而增加，因Lyn激酶抑制劑pp2的作用而減少，另外，EGF對(duì)MCM7磷酸化的刺激作用也因pp2的作用而消失，表明Lyn激酶的活性增強(qiáng)了其與MCM7及EGF間的相互作用。在體外，純化重組的Lyn激酶磷酸化的谷胱甘肽能結(jié)合MCM7；而在體內(nèi)用siRNAs干擾阻斷Lyn的表達(dá)檢測(cè)MCM7酪氨酸磷酸化對(duì)EGF的反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，MCM7的酪氨酸磷酸化減少同時(shí)被引入一個(gè)依賴siRNA的Flag-p56Lyn，也支持了Lyn是MCM7的酪氨酸激酶這一推論[21]。p56Lyn是除了p53Lyn外的Lyn的另一個(gè)亞型，兩者雖都與MCM7有相互作用，但研究證實(shí)只有p56Lyn對(duì)MCM7作用依賴于EGF的刺激[21]?？傊蕾囉贓GF刺激作用的Lyn激酶可使MCM7酪氨酸磷酸化，磷酸化的MCM7參與DNA復(fù)制過程，共同參與調(diào)控細(xì)胞周期及細(xì)胞增殖。

3 展 望

因MCM7在DNA復(fù)制中的作用，使其在調(diào)控細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖及腫瘤形成等過程中均有重要意義，根據(jù)其在細(xì)胞周期中的定位，檢測(cè)其表達(dá)的高低，即可作為細(xì)胞增殖、腫瘤形成等判斷的依據(jù)。但目前為止，MCM7與其他蛋白之間及各調(diào)控因子之間的相互作用尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。鑒于MCM7在正常組織和病變組織表達(dá)上的差異性是較Ki67、p53等其他腫瘤標(biāo)志物能更為敏感，能較靈敏地反映細(xì)胞異常增殖，對(duì)輔助診斷腫瘤形成更可靠，可成為一種新型腫瘤標(biāo)志物。

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