趙 娜 郭長纓*
(中國藥科大學(xué),江蘇 南京210000)
SET,根據(jù)其功能也稱為模析激活因子-Iβ(TAF-Iβ),蛋白磷酸酶抑制劑2(I2PP2A),IGAAD 和PHAPII,在人體組織中普遍表達,是一種涉及多功能的癌蛋白,主要包括凋亡,基因轉(zhuǎn)錄與復(fù)制,DNA損傷修復(fù),核小體裝配,組蛋白伴侶和雄激素合成等。與在不同細胞類型中變化的SET-α 相比,SET-β 的表達更廣泛且相對恒定。SET-β 啟動子不含TATA,并且富含G / C。MYC,SP1,RUNX1 和GATA2 形成調(diào)節(jié)SET-β 轉(zhuǎn)錄激活的多蛋白轉(zhuǎn)錄復(fù)合物,同時近端啟動子區(qū)域中4 個鋅指和X連鎖因子(ZFX)結(jié)合位點對于SET-β 的反式激活至關(guān)重要[1]。
SET首先被鑒定為與急性未分化白血病患者的CAN基因融合的易位基因,對該融合基因的研究揭示了SET與癌癥發(fā)生及其轉(zhuǎn)移之間的聯(lián)系。另外,由于其在細胞功能中的作用,其失調(diào),尤其是過表達,還能導(dǎo)致阿爾茨海默癥,多囊卵巢綜合征[2]等。SET被普遍認定為一種細胞核蛋白,在穩(wěn)態(tài)條件下,SET 蛋白的一部分以隨機的方式轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。 已經(jīng)鑒定6AKVSKK11和168KRSSQTQNKASRKR181為SET 蛋白的核定位信號。除核定位信號,SETβ 的亞細胞定位受磷酸化,K68 位SUMO 酰化[3],蛋白酶切割(例如GZMA和AEP)及其酸性尾部的調(diào)控。最近,在了解SET的生理和病理功能方面已經(jīng)取得了重大進展。在這種情況下,我們將SET與功能病理的聯(lián)系及其作為潛在治療靶標的前景作一綜述。
SET在快速分裂的細胞中表達高,并且能起癌基因的作用,促進腫瘤發(fā)生[4,5],且SET 蛋白已被證明在不同類型惡性腫瘤中過表達,例如乳腺癌[6],卵巢癌[7],肝癌[8],非小細胞肺癌[9]等。SET在腫瘤發(fā)生與進展中發(fā)揮重要作用的可能機制如下:
PP2A通過負調(diào)節(jié)許多致癌相關(guān)信號通路,在腫瘤轉(zhuǎn)化中發(fā)揮關(guān)鍵作用[10],并可作為治療靶標。SET 的C 末端酸性結(jié)構(gòu)域與PP2Ac 相互作用抑制PP2A 的磷酸酶活性被認為是其與癌癥相關(guān)的最常見機制。SET 通過干擾PP2A 介導(dǎo)的磷酸化并激活A(yù)kt[11],Erk,c-Jun[12],c-Myc,促 分 裂 原 活 化 蛋 白 激 酶,BCR-ABL 和β-catenine 等致癌信號,從而促進腫瘤的發(fā)展[13]。此外,SET介導(dǎo)的PP2A 抑制促進了癌細胞對藥物治療的抗性的發(fā)展。例如SET /PP2A / p-Akt 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與紫杉醇在NSCLC中的作用有關(guān)。SET過表達會影響CRC細胞對以奧沙利鉑為基礎(chǔ)的化療的敏感性,拮抗SET可恢復(fù)腫瘤對化療的敏感性。此外,Agarwal 等表明,其他SET抑制作用克服了由多種機制引起的髓樣白血病細胞的耐藥性[14]。此外,SET 的上調(diào)與肝癌,卵巢癌和結(jié)腸直腸癌[15]的不良臨床結(jié)果相關(guān)。同時,SET的異位表達還促進了結(jié)腸癌,非小細胞肺癌和血液系統(tǒng)惡性腫瘤對化療藥物的耐藥性。這些結(jié)果表明SET可能是預(yù)測藥物敏感性的生物標志物和增強當前抗癌治療的治療靶標。
有絲分裂畸變會導(dǎo)致非整倍性或基因組不穩(wěn)定,這是人類惡性腫瘤的特征,SET與有絲分裂聯(lián)系密切。首先,SET抑制PP2A對姐妹染色單體的分解很重要。其次,SET 通過與細胞周期抑制劑p21Cip1 直接相互作用來影響細胞周期進程,從而導(dǎo)致細胞周期蛋白依賴性激酶CDK1 和E-CKD 2 活性的抑制。同時CDK1 在有絲分裂期間使SET S7(異構(gòu)體1)磷酸化,這對于精確的有絲分裂和致癌活性是必需的[16]。另一方面,SET的敲低延遲了有絲分裂進程并抑制了G2 / M過渡。SET還有助于在細胞分裂過程中從染色體上去除磷酸化的組蛋白H1 和Shugoshins[17]。Shugoshin-like(Sgo)蛋白與PP2A協(xié)同作用,以防止過早地去除著絲粒粘著蛋白。最后,SET與染色質(zhì)結(jié)合可以被組蛋白H2B絲氨酸6(H2B S6ph)的磷酸化損壞,這對于有絲分裂保真度很重要[18],因此H2B S6ph 修飾可能有助于預(yù)防經(jīng)常在癌細胞中發(fā)生的染色體不穩(wěn)定和非整倍性。以上研究均表明SET可能通過有絲分裂的失調(diào)發(fā)揮其致癌作用。
在真核細胞中,組蛋白修飾,染色質(zhì)重塑復(fù)合物和組蛋白伴侶是調(diào)節(jié)染色質(zhì)可及性的重要因素,從根本上影響轉(zhuǎn)錄活性和細胞周期進程。SET,TAF-1α 和pp32 組成INHAT蛋白復(fù)合物,通過結(jié)合并掩蓋組蛋白的賴氨酸來抑制p300 / CBP 和PCAF 介導(dǎo)的組蛋白乙?;?。同時還可以通過抑制DNA脫甲基酶和DNA 之間的締合來影響DNA的甲基化狀態(tài)。p53 通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控眾多RNA聚合酶II 轉(zhuǎn)錄的基因來發(fā)揮抑癌作用。SET的INHAT結(jié)構(gòu)域還通過結(jié)合p53 的C端低乙?;嚢彼釟埢种苝53 靶啟動子乙酰化來誘導(dǎo)p53 靶基因的轉(zhuǎn)錄抑制。SET 通過酸性結(jié)構(gòu)域直接與p53 結(jié)合抑制其轉(zhuǎn)錄活性,但是SET 介導(dǎo)的阻遏作用被應(yīng)激誘導(dǎo)的p53 CTD 乙?;齕19],與SET 相互作用的喪失激活了p53,導(dǎo)致小鼠異種移植模型中的腫瘤消退。此外,SET可通過上調(diào)Bcl-2 和下調(diào)Bax和caspase-3 來調(diào)節(jié)膠質(zhì)母細胞瘤細胞的增殖和凋亡[20]。
在癌細胞中氧化應(yīng)激通常發(fā)生,可導(dǎo)致染色體畸變,DNA損傷和突變,從而顯著促進腫瘤的發(fā)展和進展。SET通過促進編碼細胞抗氧化劑防御蛋白的基因(例如PRDX2,PRDX6,SOD2,TXN,UCP2 和UCP3.22)的表達來保護細胞免受輕度的氧化應(yīng)激。SET蛋白充當同源重組和DNA損傷反應(yīng)的阻遏物調(diào)節(jié)DNA修復(fù)。首先,DNA斷裂處的SET / KAP1 / HP1 / H3K9me3 關(guān)聯(lián)導(dǎo)致染色質(zhì)保留并為DNA修復(fù)創(chuàng)造了抑制性環(huán)境[21]。異源二聚體Ku70 / 80 的募集是非同源末端連接(NHEJ)修復(fù)途徑的第一步。一旦發(fā)生DNA損傷,Ku70 / 80 從SET上解離,并通過CBP / p300 恢復(fù)乙?;癄顟B(tài),從而使這些蛋白被募集到DSB位點以啟動DNA 修復(fù)或BAX介導(dǎo)的細胞凋亡。但是,異常的SET過表達會破壞SET和Ku70 蛋白的締合模式,從而抑制DNA修復(fù)和Ku70 乙?;閷?dǎo)的細胞凋亡,導(dǎo)致受損的DNA在細胞內(nèi)積累,最終導(dǎo)致突變和致癌作用。
在乳腺癌中,SET被鑒定為促轉(zhuǎn)移基因,在SET 的所有相互作用蛋白中,與nm23-H1 和Rac1 的相互作用提示SET在調(diào)節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用。nm23-H1 是一種轉(zhuǎn)移抑制因子,SET調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白1(AP-1)的激活狀態(tài),從而抑制AKT 信號傳導(dǎo)同時還可以阻止nm23-H1 從胞質(zhì)向核易位,從而抑制其核酸外切酶活性并促進轉(zhuǎn)移。
RhoGTPase Rac1 以極化方式被激活并控制細胞運動,Rac1 與SET NAP 核糖體組裝蛋白結(jié)構(gòu)域結(jié)合,促進SET 的胞質(zhì)積累,從而激活Rac1 介導(dǎo)的細胞運動[22]。SET 能增加激酶ERK1 和ERK2的水平,其信號途徑在腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移中起中介和信號放大作用。此外,SET還可激活其他促進轉(zhuǎn)移的信號,包括Akt,PAK1 和p38絲裂原活化的蛋白激酶途徑等促進腫瘤轉(zhuǎn)移。SET介導(dǎo)的PP2A失活也有助于轉(zhuǎn)移潛能的獲得。
SET還具有增強細胞遷移,顯著影響集落形成的能力,促進上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化,并誘導(dǎo)CRC 細胞中MYC 原癌基因(c-MYC)的表達[15]。通過失活PP2A 介導(dǎo)的c-myc 抑制作用,SET 下調(diào)轉(zhuǎn)移抑制因子NDRG1,并促進了肺癌細胞上皮- 間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)表型的獲得。FTY720 治療拮抗SET可導(dǎo)致EMT恢復(fù),抑制侵襲性并恢復(fù)體內(nèi)順鉑敏感性。
盡管尚未確認SET與腫瘤免疫治療的直接相關(guān)性,但最近的研究表明SET可能會破壞T細胞的抗腫瘤功能。首先,發(fā)現(xiàn)SET拮抗細胞毒性T 淋巴細胞(CTL)釋放顆粒酶的功能。利伯曼(Lieberman)的研究小組發(fā)現(xiàn),SET 與Gzm A 直接相互作用,并通過使NM23-H1 失活來阻止CTL介導(dǎo)的細胞凋亡,還發(fā)現(xiàn)SET會影響其他Gzms(例如GzmB和Gzm K)的功能。其次,SET還可能通過促進致癌信號的激活來增強癌細胞對免疫原性細胞死亡的抵抗力。在Peng 等人的最新工作中,PI3K / Akt 和β-catenin 信號的失調(diào)導(dǎo)致T細胞介導(dǎo)的黑色素瘤細胞死亡減少,并且使用PI3K抑制劑可顯著提高抗PD1 和抗CTLA-4 的功效抗腫瘤生長的抗體。眾所周知,PP2A 作為負調(diào)節(jié)劑部分參與B 和T 細胞受體信號,但未知SET的過表達是否通過抑制PP2A增強T 細胞功能。目前的證據(jù)尚不能確定拮抗SET是否能增強或擊敗T細胞介導(dǎo)的免疫原性癌細胞死亡,有必要作進一步的研究。PP2A表達水平與系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)和IL17A 細胞因子過度生產(chǎn)的臨床嚴重程度呈正相關(guān),已證明PP2A復(fù)合物對于TH17 分化至關(guān)重要,抑制PP2A可能是控制TH17 驅(qū)動的自身免疫性疾病的一種可能的治療方法[23]。
越來越多的證據(jù)支持SET在調(diào)節(jié)各種不同癌癥特征方面的關(guān)鍵作用。靶向SET及其相關(guān)蛋白可能是潛在待開發(fā)的抗癌策略。目前已報道的SET抑制劑根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要分為三類。第一組包括基于鞘脂的化合物,例如神經(jīng)酰胺和FTY720 及其衍生物。第二組類似于載脂蛋白E(ApoE),這些化合物被稱為SET 干擾肽(例如COG112 和OP449)。最近,有報道稱第三種SET 抑制劑細胞穿透肽具有強大的細胞毒性作用,構(gòu)成精確的SET-PP2A相互作用界面[24]。其中SET C末端片段酸性結(jié)構(gòu)域發(fā)揮重要作用[25]。SET沉默或靶向SET-PP2A的拮抗劑(例如FTY720[26,27],OP449[14]和EMQA[8])已顯示出抑制腫瘤生長和克服治療耐藥性的作用[4]。
FTY720 重新激活PP2A被認為是其抗癌作用的主要機制[26,28],其抗癌療效已在許多血液和實體惡性腫瘤中被證明。此外,F(xiàn)TY720可影響SET / PP2A / c-myc / NDRG1 / Snail 信號傳導(dǎo)來抑制上皮- 間充質(zhì)轉(zhuǎn)化,并恢復(fù)腫瘤對標準治療的敏感性?;贜MR 光譜的研究表明鞘脂化合物(即神經(jīng)酰胺和FTY720)可能通過破壞SET對于PP2A結(jié)合抑制有重要作用的二聚作用而起作用[29]。
通過與SET 蛋白的C 端區(qū)域相互作用而解離SET 和PP2Ac,并在乳腺癌,前列腺癌,胰腺癌以及血液系統(tǒng)惡性腫瘤[14]中顯示出抗癌功效。OP449 抑制Akt / mTOR 信號傳導(dǎo),對人乳腺癌細胞的體外和異體移植有抗腫瘤作用[30]。FTY720 和OP449 具有相似的抗SET 機制,但迄今幾乎沒有信息可以比較兩者治療效果。Christensen 等人使用表達BCR / ABL 的32Dcl3 髓樣前體細胞的平臺發(fā)現(xiàn)COG449 處理比FTY720 誘導(dǎo)更有效的PP2A活化。
EMQA 及其衍生物是基于基于埃洛替尼的喹唑啉骨架的新型小分子化合物,可以靶向破壞SET-PP2Ac 的結(jié)合,相對于FTY720,在NSCLC 中已證明EMQA 能更有效抑制PP2A 活化并發(fā)揮抗腫瘤作用。EMQA 通過破壞HCC 細胞中的SET-PP2Ac 結(jié)合來增強PP2A 活性,從而恢復(fù)PP2A 介導(dǎo)的p-Akt 下調(diào)并促進HCC 細胞死亡[8],且EMQA 靶向僅需要C 端SET。此外,EMQA 與RT及藥物治療之間存在協(xié)同作用,例如索拉非尼和EMQA的組合在抑制HCC存活方面顯示出良好的協(xié)同作用[8]。
SET 的幾乎所有致癌特性都由其與各種蛋白質(zhì)的直接相互作用介導(dǎo),已知的SET拮抗劑都通過破壞SET與PP2Ac 的直接相互作用而起作用。SET可以與多種蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用,SET的表達或可導(dǎo)致這些蛋白質(zhì)的功能障礙,因此靶向SET可能是恢復(fù)其功能的一種方法。當然,有必要進行進一步的研究來闡明SET拮抗劑的最佳用途并確定可預(yù)測的生物標志物。