梁紫積 劉磊 綜述 柳建軍 審校

作者單位：524001 湛江 廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院泌尿外科

綜述

E2F3對腫瘤細胞增殖調(diào)節(jié)作用的研究進展

梁紫積 劉磊 綜述 柳建軍 審校

作者單位：524001 湛江 廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院泌尿外科

E2F轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子具有調(diào)控細胞增殖、分化和凋亡相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄的作用，E2F3作為E2F家族的重要成員，在調(diào)控細胞增殖、凋亡、分化等過程中起著重要作用。本文主要對E2F3如何調(diào)節(jié)細胞增殖和調(diào)控細胞周期及其與腫瘤的關(guān)系進行綜述，以探討E2F3在細胞生命活動中的作用及其臨床意義。

腫瘤；E2F3；細胞周期；細胞增殖

細胞周期調(diào)節(jié)失控是大部分腫瘤發(fā)生、發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，其中E2F轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子在細胞周期調(diào)控中起著非常重要的作用。自從20世紀80年代研究人員發(fā)現(xiàn)E2F轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子家族后［1］，多項研究表明其在細胞增殖、凋亡、分化過程中起重要作用，并能通過多條信號通路調(diào)節(jié)細胞周期活動。E2F轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子失調(diào)后常常導(dǎo)致細胞癌變等異常活動，腫瘤組織及腫瘤細胞中均有E2F的表達異常。E2F3作為E2F家族的重要成員，參與細胞的增殖與調(diào)控，與p53及Rb等基因有著密切的關(guān)系。本文就近年E2F3對腫瘤細胞增殖調(diào)節(jié)的研究進行綜述，以進一步探討E2F3在細胞增殖、凋亡及調(diào)控細胞周期機制等方面的作用及其與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系和臨床意義。

1 E2F3的結(jié)構(gòu)與功能

E2F是轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子家族，目前已發(fā)現(xiàn)有8個成員，包括E2F1～E2F8。首次發(fā)現(xiàn)是1986年K ov e sd i等［1］在研究腺病毒的E2啟動子時，篩選出一個與SP1等已確定的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子中不同的轉(zhuǎn)錄因子，且與E2啟動子的激活相關(guān)，被命名為E2F，其在哺乳動物細胞周期中扮演重要角色，尤其是在G1/S期轉(zhuǎn)變過程中。在E2F家族中，E2F1～E2F3對細胞周期起著重要的正向調(diào)控作用，而E2F4和E2F5起負向調(diào)控作用，其余功能尚未明確。其中，E2F3為近年研究的熱點，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有密切聯(lián)系。E2F3定位于染色體6p22，全長為91.5 kb，編碼產(chǎn)物為E2F3蛋白，與其他家族成員不同，其分為兩個亞基，分別為E2F3a和E2F3b［2］，他們由同一個基因位點編碼而成。E2F3蛋白由465個氨基酸組成，其分子量為49 K D。

E2F3能通過細胞周期蛋白D1形成二聚體，參與細胞周期的調(diào)控，并和多種致癌和抑癌基因相關(guān)［3］。E2F3在多種腫瘤中的表達升高，因而成為腫瘤研究的熱點。視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白（r e t in obl a sto ma p rot ein，p R B）是一個已確定的腫瘤抑制因子，其抑瘤作用在很大程度上依賴于對E2F轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)。E2F調(diào)控細胞周期則依賴于對細胞周期關(guān)鍵組件的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)［4，5］。最近研究發(fā)現(xiàn)，E2F3高表達與人類多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)，包括膀胱癌及前列腺癌等［6，7］。

2 E2F3調(diào)節(jié)細胞增殖

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展取決于p16Ink4a-R b-E2F3信號通路和A rf-m d m2-p53信號通路的功能狀態(tài)，E2F3可以通過這兩個網(wǎng)絡(luò)而發(fā)揮作用，起到調(diào)節(jié)細胞增殖的作用。A sl anian等［8］研究發(fā)現(xiàn)，在正常細胞中，E2F3直接參與調(diào)節(jié)Arf的轉(zhuǎn)錄，在野生型小鼠胚胎成纖維細胞中，E2F3與Arf的啟動子結(jié)合，抑制其轉(zhuǎn)錄，E2F家族其他成員未參與此調(diào)節(jié)。敲除E2F3以后，Arf的轉(zhuǎn)錄活動明顯受到抑制，小鼠胚胎成纖維細胞增殖明顯增強。實驗證明，E2F3的表達水平是Arf發(fā)揮對細胞異常增殖監(jiān)控作用的關(guān)鍵。為研究E2F3在體內(nèi)的作用，H um b e rt等［9］構(gòu)建E2F3缺陷小鼠，而此小鼠的胚胎存活率只有預(yù)期的四分之一，這說明E2F3在正常發(fā)育中是非常重要的。該研究還初步分析了E2F3缺陷小鼠胚胎纖維母細胞，以確定其發(fā)生的分子機制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與多個基因有關(guān)，包括B-my b、cyclin A、cdc 2、cdc 6以及DHER，這些基因的表達都與E2F3相關(guān)，進而影響細胞增殖。同時還證實，E2F3缺陷的細胞在細胞周期及增殖方面存在缺陷，但是該細胞恢復(fù)E2F3的表達后其細胞增殖能力恢復(fù)正常。R a d y等［10］在人β細胞中發(fā)現(xiàn)，過表達的E2F3可以使β細胞增殖能力提高，但對其凋亡沒有明顯作用。

3 E2F3與腫瘤

3.1 E2F3在腫瘤中的擴增及表達

S hen等［11］研究發(fā)現(xiàn)，在多種腫瘤中染色體6p22位點有基因擴增。用多重定量聚合酶鏈反應(yīng)分析膀胱癌，結(jié)果精確定位染色體6p22處有基因擴增。F e b e r等［12］研究發(fā)現(xiàn)膀胱癌的細胞系T CC S U P和H T1376細胞中染色體6p22處存在基因擴增。進一步研究發(fā)現(xiàn)其擴張區(qū)域為一段65M b含有12個基因的區(qū)域，該區(qū)域跨越E2F3基因位點，排除其他基因后，認定擴增基因為E2F3。該研究還對E2F3的表達與腫瘤臨床分期及病理分級進行了分析，顯示腫瘤臨床分期及病理分級越高，E2F3的表達陽性率越高。約2/3的前列腺癌中E2F3呈高表達，通過多變量分析發(fā)現(xiàn)，E2F3可作為獨立因子預(yù)測前列腺癌患者的總生存期［6］。

3.2 E2F3與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系

近期研究發(fā)現(xiàn)，mi RN A，如mi R-449a、mi R-125b能通過抑制E2F3抑制細胞增殖，或者誘導(dǎo)細胞凋亡［13，14］。R en等［14］在肺癌中對mi R-449a和E2F3的關(guān)系進行研究，發(fā)現(xiàn)在肺癌A549和95D細胞株中過表達mi R-449a后，細胞周期停滯于G1期，細胞增殖受到抑制。E2F3是mi R-449a的直接靶點，當(dāng)受到mi R-449a抑制后，E2F3的表達下降，進而造成細胞增殖抑制，而沉默了內(nèi)源性的E2F3以后，也得到了相同的結(jié)果。O lsso n等［15］同時在膀胱癌及前列腺癌細胞中進行了研究，結(jié)果顯示在膀胱癌細胞中過表達E2F3后，細胞增殖能力明顯提高。T o m ovsk a等［16］發(fā)現(xiàn)，6p22基因擴增將導(dǎo)致腫瘤細胞增殖率提高。研究發(fā)現(xiàn)在前列腺癌細胞中，p R B缺陷的D U145在過表達E2F3后出現(xiàn)增殖力下降，而在p R B陽性的細胞株P(guān) C3中對增殖沒有明顯作用，這說明E2F3可能參與p R B調(diào)節(jié)信號通路。L i b e rt ini等［17］研究發(fā)現(xiàn)，E2F3在前列腺癌中調(diào)節(jié)多個腫瘤相關(guān)基因。在黑色素瘤中也有E2F3相關(guān)研究，N o guchi等［18］發(fā)現(xiàn)在黑色素瘤細胞M e wo中，E2F3的表達明顯升高，過表達mi R-203后E2F3的表達降低，細胞增殖能力下降并出現(xiàn)衰老現(xiàn)象。E2F3在喉鱗癌組織中的表達明顯高于癌旁正常喉黏膜組織（P＜0.001），且分化程度越低，其表達量越高（P＜0.05），5年生存率比陰性表達者低（P＜0.05）［19］。

4 E2F3調(diào)控細胞周期

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展依賴于細胞增殖和凋亡，一旦該平衡被打破，則很可能發(fā)展為腫瘤［20］。Ink4a/Arf基因位點編碼兩個獨立的腫瘤抑制蛋白，p16Ink4a和p19Arf（在人類中則是p14Arf）兩個蛋白在細胞增殖與凋亡過程中起著非常重要的作用［21］，分別參與p16Ink4a-R b-E2F3信號通路和A rf-m d m2-p53信號通路的活動。

4.1 p16Ink4a-R b-E2F3信號通路

p16Ink4a是控制細胞周期的核心組成部分，它控制著G1激酶、cyc l in D·c dk4/6以及磷酸化狀態(tài)下的口袋蛋白家族，包括腫瘤抑制因子視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白p R B以及p107和p130。在非磷酸化狀態(tài)下，口袋蛋白與E2F家族結(jié)合，阻止某些基因表達，而這些基因表達是進入細胞周期所必須的［22］。p R B與E2F1、E2F2以及E2F3a結(jié)合，抑制了他們的轉(zhuǎn)錄活性，而這些轉(zhuǎn)錄因子的作用都是促進細胞周期進展，此時細胞周期受阻于G0/G1期。Rb基因缺陷的胚胎細胞中，E2F3會導(dǎo)致細胞異常增殖［23］。促有絲分裂信號通過對cyc l in D·c dk4/6的允許作用，抵抗了p16Ink4a對細胞周期的抑制，促進細胞周期進行，口袋蛋白繼而發(fā)生磷酸化作用，使其與E2F分離，依賴E2F的基因得以激活。在正常細胞中，p16Ink4a-p R BE2F能夠同時接受促進和抑制細胞增殖信號的調(diào)節(jié)，決定細胞是否進行分裂［24］。在多數(shù)腫瘤細胞中，p16Ink4a丟失，cyc l in D·c dk4/6上調(diào)，或者p R B丟失，導(dǎo)致此信號通路中斷。當(dāng)細胞從M期進入下一個細胞周期時，p R B去磷酸化再次連接到E2F上。近期研究確定了很多分子是由p R B/E2F聯(lián)系起來的，這些分子能夠修飾E2F依賴的啟動子染色體，大部分與p R B相互作用的分子，如組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶能引起異染色質(zhì)化，并沉默S期基因［25，26］。為了能進入正常的細胞周期，E2F依賴的啟動子需要從抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)為有利于轉(zhuǎn)錄的狀態(tài)。E2F3通過募集染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子（如HC F-1），再募集組蛋白賴氨酸去甲基化酶P H F8［27］和P H F8結(jié)合的多數(shù)啟動子與E2F結(jié)合啟動子并存在重疊序列。V o n等［28］研究發(fā)現(xiàn)，淋巴細胞特異性解旋酶與E2F3存在相互作用，它對細胞進入早期循環(huán)周期是必須的。在前列腺癌中，該酶與E2F3相互作用，共同促進細胞進入循環(huán)周期。以上可以得出，E2F異常激活將導(dǎo)致細胞增殖不受限制。

4.2 A rf-m d m2-p53信號通路

p19Arf是I n k4a/A rf基因位點的另一個產(chǎn)物，是p53腫瘤監(jiān)控通路的關(guān)鍵組成部分［29］，在多數(shù)正常細胞中，p19Arf的表達水平很低，當(dāng)細胞發(fā)生異常增殖時，其表達被激活。p19Arf的表達升高將抑制p53蛋白的泛素連接酶m d m2，導(dǎo)致腫瘤抑制因子p53的激活［30］，根據(jù)細胞的周圍環(huán)境，使細胞周期停止或者進入凋亡途徑。兩條途徑都會阻止細胞異常增殖，發(fā)揮抑制腫瘤的作用。一項研究發(fā)現(xiàn)，在早期腫瘤中，通過表達綠色熒光蛋白代替p19Arf，證實了Arf是由致癌信號因子誘導(dǎo)產(chǎn)生，也表明A rf-m d m2-p53信號通路的失活對腫瘤的增殖是必須的。在正常細胞中E2F3是A rf-m d m2-p53信號通路的抑制因子，在E2F3缺失條件下解除Arf阻遏，p53的活性增強［10］。這已在普通小鼠的胚胎纖維母細胞（ME F s）中得到證實［10］?？梢姡珽2F3對p53起抑制作用，E2F3基因或其表達的蛋白如果出現(xiàn)異常，就可能導(dǎo)致p53抑癌途徑功能失調(diào)，促進腫瘤發(fā)生、發(fā)展。E2F3的表達水平是A rf-m d m2-p53信號通路發(fā)揮對細胞異常增殖監(jiān)控作用的關(guān)鍵［8］。

5 展望

細胞周期的調(diào)控較為復(fù)雜，至今仍有很多相關(guān)機制尚未闡明。轉(zhuǎn)錄因子E2F3在細胞周期和腫瘤發(fā)生、發(fā)展中都具有重要作用，同時又受到p R b、細胞周期蛋白和細胞周期依賴性激酶的調(diào)控。相信隨著對其研究的日益深入，它與細胞周期以及腫瘤的關(guān)系將逐漸明確，開發(fā)靶向E2F3的治療藥物，必將對腫瘤治療的進步產(chǎn)生積極影響，為腫瘤的基因診斷和基因治療提供更多有價值的思路。

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［2014-12-20收稿］［2015-01-12修回］［編輯 阮萃才］

R730.2

A

1674-5671（2015）01-04

10.3969/j.issn.1674-5671.2015.01.14

廣東省科技計劃基金資助項目（NO.2012B031800221）

柳建軍。E-mail：zj-liujj@163.com