彭述堂，林港鵬，黃丹燕，何志巍

(廣東醫(yī)科大學(xué)科研中心中美腫瘤研究所 東莞市表觀遺傳學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 東莞523808)

癌癥是影響人類健康，導(dǎo)致患者死亡的重要原因，盡管放療、化療聯(lián)合手術(shù)治療等已經(jīng)改善了癌癥患者的預(yù)后和生存期，但癌癥的難以治愈仍是目前困擾臨床醫(yī)師的主要問(wèn)題。絕大部分腫瘤是環(huán)境因素與遺傳因素(基因)相互作用的結(jié)果，其中多種基因突變的累積在腫瘤的形成與發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。這些基因突變主要發(fā)生在具有代表性的幾類基因中，如癌基因、抑癌基因以及DNA修復(fù)相關(guān)基因等。p53基因是目前研究最為廣泛和深入的抑癌基因之一，約50%的人類腫瘤與p53基因的突變有關(guān)，且p53基因的缺失或突變可能是細(xì)胞癌變的原因之一[1]。明確癌基因和抑癌基因與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，對(duì)于腫瘤的治療意義重大。目前，市面上已有大量針對(duì)腫瘤相關(guān)基因、蛋白的藥物上市，并取得了良好效果，如世界首個(gè)基因治療藥物“重組人p53腺病毒注射液”主要靶向于血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2及其他酪氨酸激酶的小分子多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑舒尼替尼等。

轉(zhuǎn)錄激活因子1(activating transcription factor 1，ATF1)屬于cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白(cyclic AMP response element binding protein,CREB)家族成員。研究發(fā)現(xiàn)，ATF1在多種腫瘤中發(fā)揮著類似癌基因和抑癌基因的作用，其通過(guò)影響腫瘤發(fā)生、發(fā)展的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與腫瘤細(xì)胞相關(guān)的生物學(xué)過(guò)程，如增殖、凋亡、血管生成、遷移、侵襲、免疫監(jiān)視等，從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。當(dāng)CREB/果蠅zeste基因增強(qiáng)子同源物2軸的激活受到抑制，侵襲性神經(jīng)內(nèi)分泌前列腺癌細(xì)胞的神經(jīng)內(nèi)分泌分化及血管生成減少[2]。煙草亞硝胺通過(guò)調(diào)節(jié)CREB/ATF1的磷酸化表達(dá)，促進(jìn)具有細(xì)支氣管Clara細(xì)胞特征的人肺腺癌細(xì)胞增殖[3]。有學(xué)者依據(jù)ATF1在各類腫瘤細(xì)胞的高表達(dá)及差異性表達(dá)，提出將其作為宮頸癌早期診斷及乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的生物學(xué)標(biāo)志物[4]。ATF1對(duì)腫瘤發(fā)生、發(fā)展的影響使其有望成為未來(lái)癌癥治療的強(qiáng)有力的作用靶點(diǎn)?，F(xiàn)就ATF1在腫瘤中的增殖、凋亡、血管生成、遷移、侵襲、免疫等多種生物學(xué)過(guò)程及其臨床應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行綜述。

1 ATF1的結(jié)構(gòu)與功能

ATF1位于12q13.12，其結(jié)構(gòu)和功能與腫瘤的觸發(fā)及進(jìn)展密切相關(guān)。在多種腫瘤中，染色體12q13上存在高頻擴(kuò)增與缺失現(xiàn)象，提示12q13上可能有癌基因與抑癌基因的存在[5]。12q上存在導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲增強(qiáng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中上游或下游的成員[6]。在鼻咽癌中，12q13擴(kuò)增子中潛在的鼻咽癌相關(guān)致癌基因的改變?cè)谀[瘤的發(fā)生中至關(guān)重要[7]。此外，人鼻咽癌12q13擴(kuò)增子的相關(guān)基因在鼻咽上皮細(xì)胞中的過(guò)表達(dá)也可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[8]。另外，12q基因組擴(kuò)增是多形性腺瘤惡性轉(zhuǎn)化的重要促進(jìn)因素[9]。位于人染色體12q上的結(jié)腸癌過(guò)度表達(dá)蛋白-1(overexpressed in colon carcinoma-1，OCC-1)基因和銜接因子蛋白含pH域蛋白2基因鄰近基因與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)[10]。在乳腺癌中，12q上OCC-1D的過(guò)表達(dá)也可導(dǎo)致MCF7細(xì)胞中亞G1細(xì)胞群的增加[11]。OCC-1D突變體對(duì)銜接因子蛋白含pH域蛋白2的表達(dá)有抑制作用，且可以調(diào)節(jié)細(xì)胞周期[12]。鼠類雙微體2癌基因作為目前已知的調(diào)控p53基因的重要成員，也定位于人染色體12q13。

轉(zhuǎn)錄因子的過(guò)度表達(dá)或過(guò)度激活對(duì)于腫瘤的生存、無(wú)限生長(zhǎng)以及轉(zhuǎn)移是必需的[13]。ATF1是CREB家族的重要成員之一。一方面，CREB家族自身所含有的亮氨酸拉鏈與其DNA結(jié)合區(qū)域特異性結(jié)合，從而影響相關(guān)靶基因的表達(dá)[14]。另一方面，ATF1與c-Fos、c-Jun等形成的二聚體激活蛋白(activator protein，AP)-1能夠靶向調(diào)控腫瘤相關(guān)基因，促進(jìn)或抑制腫瘤的發(fā)生[15]。

ATF1作為尤文肉瘤(Ewing′s sarcoma，EWS)/ATF1融合基因首先是在軟組織惡性黑色素瘤(透明細(xì)胞肉瘤)中被發(fā)現(xiàn)的。軟組織惡性黑色素瘤(透明細(xì)胞肉瘤)的標(biāo)志性易位染色體t(12;22)(q13;q12)能編碼EWS/ATF1融合蛋白[16]。EWS/ATF1融合蛋白無(wú)需其他ATF家族成員形成二聚體即可起反式激活作用，與靶蛋白的結(jié)合依靠ATF1的堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域，轉(zhuǎn)錄激活作用則有賴于EWS的活化結(jié)構(gòu)[17]。另外，EWS/ATF1融合蛋白能夠靶向小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，促進(jìn)透明細(xì)胞肉瘤的黑色素細(xì)胞增殖，EWS/ATF1融合蛋白是透明細(xì)胞肉瘤細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的[18]。

ATF1也可作為非融合蛋白在腫瘤中發(fā)揮作用。在多種腫瘤中，高表達(dá)的AP-1轉(zhuǎn)錄因子亞基可促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，而ATF1能與FRA-1(Fos-related anti-gen 1)的啟動(dòng)子結(jié)合，調(diào)控FRA-1轉(zhuǎn)錄[19]。葡萄糖代謝率升高是腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的，ATF1能增強(qiáng)己糖激酶Ⅱ的表達(dá)，提高葡萄糖代謝率[20]。ATF1在淋巴瘤細(xì)胞及激活的淋巴細(xì)胞中表達(dá)升高，提示其可能在細(xì)胞的生長(zhǎng)及分化中起重要作用[21]。

2 ATF1對(duì)腫瘤的作用機(jī)制

2.1ATF1與腫瘤細(xì)胞增殖 近年來(lái)，ATF1與腫瘤細(xì)胞增殖的關(guān)系越來(lái)越明確。鼻咽癌的發(fā)生與ATF1的過(guò)度磷酸化有關(guān)，而ATF1的磷酸化與Pin1有關(guān)。Pin1具有結(jié)合和催化特定脯氨酸前Ser/Thr磷酸化基序的作用[22]，多種癌蛋白的表達(dá)和腫瘤抑制因子的作用受特定脯氨酸前Ser/Thr磷酸化(pSer/Thr-Pro)調(diào)節(jié)[23]。研究表明，Pin1能與Thr 184和Ser 198在ATF1處的磷酸化位點(diǎn)特異性結(jié)合，穩(wěn)定ATF1高表達(dá)水平，上調(diào)Bcl-2蛋白的表達(dá)水平[24]。細(xì)胞周期蛋白D1是一種轉(zhuǎn)錄水平和蛋白質(zhì)水平均受Pin1調(diào)控的基因。Pin1能增強(qiáng)c-Jun/c-Fos的激活以及β聯(lián)蛋白向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而增加細(xì)胞周期蛋白D1轉(zhuǎn)錄的能力[25]。細(xì)胞周期素依賴性激酶3在絲氨酸63處磷酸化時(shí)，ATF1的轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)。因此，ATF1能促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞增殖。在小鼠結(jié)直腸癌細(xì)胞中，有活性的磷酸化的CREB升高[26]，p300能輔助CREB磷酸化，激活調(diào)控腸上皮細(xì)胞增殖的腸干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子，包括Myb[27]。推測(cè)ATF1通過(guò)p300-Myb-CREB軸參與人結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖。此外，ATF1基因缺失能將食管鱗狀細(xì)胞癌EC1和Kyse 450細(xì)胞株的細(xì)胞增殖周期阻滯于S期[28]。

2.2ATF1與腫瘤細(xì)胞凋亡 目前，臨床抗癌藥物藥效的發(fā)揮與誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡有關(guān)，如奧沙利鉑通過(guò)增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的凋亡敏感性達(dá)到治療結(jié)直腸癌的目的。ATF1也可作用于腫瘤細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Liang等[29]發(fā)現(xiàn)，ATF1能升高Bcl-2/Bax的比值，抑制胃黏膜上皮細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)胃癌的發(fā)生。近年來(lái)有研究直接將EWS斷點(diǎn)區(qū)域1的功能與癌細(xì)胞中的特定基因聯(lián)系起來(lái)[30]。EWS斷點(diǎn)區(qū)域1的表達(dá)可減弱野生型p53下游p21報(bào)告基因啟動(dòng)子的活性。p53可通過(guò)上調(diào)Bax蛋白、調(diào)節(jié)凋亡誘導(dǎo)蛋白1[31]或下調(diào)Bcl-2蛋白，促進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生[32]。在染色體22q12上發(fā)現(xiàn)，EWS斷點(diǎn)區(qū)域1具有與cAMP反應(yīng)元件ATF1融合的傾向[33]。推斷ATF1在細(xì)胞凋亡中發(fā)揮作用。

2.3ATF1與腫瘤血管生成 ATF1為內(nèi)皮富集基因，在內(nèi)皮細(xì)胞中豐富表達(dá)。Jones等[34]通過(guò)互補(bǔ)DNA文庫(kù)分析和基因表達(dá)系列分析發(fā)現(xiàn)，ATF1基因在內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)，在小鼠主動(dòng)脈環(huán)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的抗血管生成現(xiàn)象與ATF1的缺失有關(guān)。ATF1的磷酸化可使癌性血管生成。ATF1的磷酸化可由血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)，Keravis等[35]研究發(fā)現(xiàn)，在離體血管生成模型中，飛燕草素能特異性抑制內(nèi)皮細(xì)胞血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2信號(hào)通路介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞增殖，從而抑制黑色素瘤細(xì)胞腫瘤血管生成，這與飛燕草素能阻斷血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的ATF1的磷酸化有關(guān)。Melnikova等[36]也證實(shí)，血小板活化因子可刺激轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞中ATF1的磷酸化，而血小板活化因子能通過(guò)與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合引發(fā)腫瘤血管生成[37]。綜上，ATF1參與腫瘤細(xì)胞的血管生成。

2.4ATF1與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移 ATF1與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。黑色素瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移表型與CREB/ATF1的過(guò)表達(dá)和功能有關(guān)[38]。黑色素瘤黏附分子本身可通過(guò)調(diào)節(jié)DNA結(jié)合抑制因子1參與黑色素瘤的轉(zhuǎn)移。Braeuer等[39]研究表明，CREB/ATF1調(diào)節(jié)AP-2α的表達(dá)，AP-2α缺失和CREB/ATF1的過(guò)表達(dá)導(dǎo)致黑色素瘤細(xì)胞黏附分子的過(guò)表達(dá)，轉(zhuǎn)錄因子AP-2α在高轉(zhuǎn)移黑色素瘤細(xì)胞(AP-2α陰性)中的重新表達(dá)導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移潛能受到抑制。Melnikova等[40]在人轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)ATF1的表達(dá)明顯增高。但ATF1并不是在所有腫瘤中都參與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。Huang等[41]研究發(fā)現(xiàn)，ATF1的表達(dá)與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移無(wú)相關(guān)性。

2.5ATF1與腫瘤細(xì)胞侵襲 抑制凝血栓蛋白-1(thrombospondin-1，TSP-1)能夠抑制與血管生成相關(guān)的蛋白質(zhì)，TSP-1通過(guò)調(diào)節(jié)血管生成等影響腫瘤侵襲[42]。ATF1與TSP-1啟動(dòng)子中cAMP反應(yīng)元件結(jié)合位點(diǎn)相作用，可使肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的TSP-1的表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致甲狀腺癌細(xì)胞侵襲性增強(qiáng)。胃癌高表達(dá)轉(zhuǎn)錄本1 (gastric carcinoma high expressed transcript 1，GHET1)是與腫瘤相關(guān)的長(zhǎng)鏈非編碼RNA之一，GHET1沉默可抑制體外肝癌細(xì)胞的侵襲，而ATF1蛋白可與GHET1結(jié)合，且ATF1的過(guò)表達(dá)可使GHET1下調(diào)介導(dǎo)的肝癌細(xì)胞侵襲的抑制作用失效[43]。CXC家族趨化因子受體4可能在乳腺癌細(xì)胞的侵襲中起作用。Mehta等[44]首先在CXC家族趨化因子受體4啟動(dòng)子缺失的分析中鑒定出一個(gè)由7個(gè)堿基對(duì)組成的p53抑制元件，其與cAMP反應(yīng)元件/AP-1同源，電泳遷移率和染色質(zhì)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)顯示，ATF1和c-Jun與cAMP反應(yīng)元件/AP-1結(jié)合。因此認(rèn)為，p53抑制CXC家族趨化因子受體4參與的腫瘤侵襲需要ATF1的協(xié)助。

2.6ATF1與腫瘤免疫 腫瘤是癌細(xì)胞與免疫系統(tǒng)長(zhǎng)期“共進(jìn)化”的結(jié)果，腫瘤主動(dòng)“利用/編輯”免疫系統(tǒng)來(lái)誘導(dǎo)免疫逃逸。機(jī)體免疫系統(tǒng)能識(shí)別并清除惡性腫瘤細(xì)胞，從而抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[45]。目前，逃逸免疫監(jiān)視被認(rèn)為是腫瘤的標(biāo)志之一[46]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β能抑制細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞多個(gè)細(xì)胞毒基因的表達(dá)，使腫瘤細(xì)胞逃脫免疫監(jiān)控，ATF1對(duì)顆粒酶B和γ干擾素起重要的轉(zhuǎn)錄抑制作用[47]。由免疫細(xì)胞和某些非免疫細(xì)胞經(jīng)刺激分泌的細(xì)胞因子與機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答密切相關(guān)，其中CREB /ATF1與白細(xì)胞介素-6啟動(dòng)子的結(jié)合可調(diào)控巨噬細(xì)胞中白細(xì)胞介素-6的轉(zhuǎn)錄[48]。

肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子作為一類促腫瘤轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子，可在ATF1的介導(dǎo)下引起TSP-1的轉(zhuǎn)錄下調(diào)，導(dǎo)致甲狀腺腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)[49]。氧化還原反應(yīng)性轉(zhuǎn)錄因子核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2)參與免疫調(diào)節(jié)，其通過(guò)調(diào)節(jié)p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)-cAMP-CREB/ATF1信號(hào)通路調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞的免疫功能。在Nrf2缺陷的未成熟小鼠中，CREB/ATF1的磷酸化可增加對(duì)p38MAPK抑制的敏感性，p38-MAPK-CREB/ATF1信號(hào)軸的失調(diào)是未成熟小鼠中Nrf2缺陷的樹突狀細(xì)胞免疫功能改變的基礎(chǔ)[50]。另外，ATF1可與主要組織相容性復(fù)合物 Ⅰ 類基因相互作用，ATF1在輻射白血病病毒感染胸腺細(xì)胞后上調(diào)H-2Dd基因的轉(zhuǎn)錄[51]。在人表皮樣腫瘤細(xì)胞中，顯性負(fù)性突變的ATF1降低了H-2Dd基因的轉(zhuǎn)錄[52]?？傊?，ATF1可能參與腫瘤的免疫過(guò)程，并在其中發(fā)揮重要作用。

3 ATF1的相關(guān)臨床應(yīng)用價(jià)值

3.1ATF1作為腫瘤診斷標(biāo)志物 早期診斷對(duì)于腫瘤的治療具有重要意義，而ATF1可作為腫瘤早期診斷的生物標(biāo)志物。在原發(fā)性和復(fù)發(fā)性宮頸癌小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，ATF1基因表達(dá)顯著提高，并且在血液外泌體中也檢測(cè)到ATF1基因，這表明ATF1可作為宮頸癌早期診斷的標(biāo)志物[53]。研究發(fā)現(xiàn)，早產(chǎn)婦女乳腺癌患病風(fēng)險(xiǎn)較晚產(chǎn)婦女和零產(chǎn)婦女低：早期妊娠可通過(guò)下調(diào)ATF1等降低乳腺組織中參與有絲分裂信號(hào)通路的關(guān)鍵蛋白的表達(dá)；與晚期妊娠和從未妊娠相比，早期妊娠還具有更高的基因組穩(wěn)定性和組織炎癥少的特點(diǎn)，其基礎(chǔ)是ATF1等的差異表達(dá)[54]。以上研究表明ATF1可用作預(yù)測(cè)乳腺癌進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物。

3.2ATF1與靶向治療 近年來(lái)，靶向治療藥物可顯著改善腫瘤患者的生存率。如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體抗體(貝伐單抗)和酪氨酸激酶抑制劑等靶向治療轉(zhuǎn)移性腎細(xì)胞癌[55-56]以及吉非替尼、埃洛替尼等靶向治療非小細(xì)胞肺癌[57]。miR-30a可直接靶向ATF1，下調(diào)ATF1能降低共濟(jì)失調(diào)-毛細(xì)血管擴(kuò)張癥相關(guān)蛋白的磷酸化，從而增加非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞對(duì)輻射的敏感性，加強(qiáng)放射治療的效果[58]。以上研究提示，靶向ATF1的藥物具有輔助治療腫瘤的價(jià)值。木蘭素是一種能靶向ATF1的抗癌化合物，其能以濃度依賴性方式靶向抑制ser63區(qū)ATF1的磷酸化，從而抑制細(xì)胞增殖，抑制表皮生長(zhǎng)因子等腫瘤促進(jìn)劑誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)化[59]。

4 結(jié) 語(yǔ)

ATF1通過(guò)參與腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、血管生成、遷移、侵襲、免疫監(jiān)視等生物學(xué)過(guò)程，影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。在腫瘤的治療方面，ATF1有望成為腫瘤診斷的早期標(biāo)志物及腫瘤發(fā)生、發(fā)展的生物標(biāo)志物。雖然對(duì)于ATF1的作用機(jī)制尚未了解完全，但其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用非常重要，需要進(jìn)一步地深入研究。ATF1在各類腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的作用提示其有可能成為治療癌癥的一個(gè)有效靶點(diǎn)。因此深入研究ATF1在腫瘤中發(fā)生、發(fā)展的作用機(jī)制，有望為腫瘤的治療提供新途徑。