蘇群英，王 娟，黃小英，吳雪銘，王興枝子，龍喜帶

研究表明多梳抑制復(fù)合物1(poly-comb repressive complex 1, PRC1)的重要成員CBX4(Chromobox 4)可通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄和翻譯后修飾等多個環(huán)節(jié)，在腫瘤的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。CBX4是PcG家族中唯一具有酶活性的蛋白，可充當(dāng)SUMO E3的連接酶，參與SUMO化修飾并與多種底物發(fā)生作用。研究發(fā)現(xiàn)，CBX4介導(dǎo)與疾病發(fā)生、發(fā)展的信號通路，參與細(xì)胞增殖、分化等生物學(xué)過程。本文就CBX4與腫瘤發(fā)生的相關(guān)機(jī)制及潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值等方面的研究作一綜述。

1 CBX蛋白的結(jié)構(gòu)與功能

CBX4全稱為E3 SUMO-蛋白連接酶，亦稱為Pc2，是PRC1的重要組成部分，定位于17q25.3染色體上，全長6.26 kb，編碼蛋白包含560個氨基酸蛋白。CBX4是唯一具有酶活性的CBX家族成員，其不僅具有N端染色質(zhì)域和C端PcR box，還具有多種獨(dú)特結(jié)構(gòu)域，并可充當(dāng)SUMO E3的連接酶[1-2]。Luis等[3]研究發(fā)現(xiàn)CBX4可維持人類表皮干細(xì)胞緩慢循環(huán)和未分化，且CBX4通過其SUMO連接酶活性抑制干細(xì)胞活化和分化，同時保護(hù)表皮干細(xì)胞免受衰老。Mardaryev等[4]研究結(jié)果顯示CBX4是表皮發(fā)育和內(nèi)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)因子。Long等[5]研究發(fā)現(xiàn)CBX4介導(dǎo)Smad相互作用蛋白1(smad-interacting protein 1, SIP1)的SUMO化，且可能是調(diào)節(jié)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)在腫瘤發(fā)生中的重要干預(yù)靶點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PcG的CBX4同源蛋白也參與腫瘤的發(fā)生過程。李慶等[6]發(fā)現(xiàn)PcG基因RNF2在乳腺癌組織中呈高表達(dá)，與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期相關(guān)。解學(xué)娜等[7]研究發(fā)現(xiàn)，CBX8對胃腺癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及預(yù)后有重要的臨床意義。目前，基于CBX4獨(dú)特的結(jié)構(gòu)域，其與疾病發(fā)生的相關(guān)機(jī)制及潛在的應(yīng)用價(jià)值等逐漸成為醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。

2 CBX4蛋白與腫瘤的關(guān)系

2.1 CBX4與造血系統(tǒng)疾病Kluanke等[8]研究證明CBX4、CBX2或CBX8的過表達(dá)可導(dǎo)致造血干細(xì)胞分化和衰竭，而CBX7則能增強(qiáng)自我更新并誘發(fā)白血病。熊凱等[9]研究發(fā)現(xiàn)在慢性粒細(xì)胞白血病(chronic myeloid leukemia, CML)中CBX4與HOX5的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，既CBX4在CML患者的外周血白細(xì)胞中表達(dá)明顯下調(diào)，HOXA5在CML患者的外周血白細(xì)胞中的表達(dá)則為上調(diào)。若給予伊馬替尼治療后，CBX4和HOX5均能恢復(fù)至正常人的表達(dá)水平。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)BCR-ABL1融合基因作為CML的分子標(biāo)志物，與CBX4具有相關(guān)性，CBX4可以作為CML潛在的預(yù)后標(biāo)志物。

2.2 CBX4與肝癌Wang等[10]發(fā)現(xiàn)CBX4在肝癌細(xì)胞系和肝癌組織中表達(dá)上調(diào)，且CBX4胞質(zhì)高表達(dá)與肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)腫瘤大小、分化程度、TNM分期和AFP水平有關(guān)。腫瘤細(xì)胞胞質(zhì)CBX4高表達(dá)的HCC患者具有較短的總生存期，進(jìn)一步研究表明抑制CBX4表達(dá)可導(dǎo)致p16上調(diào)，PCNA和Cyclin E2表達(dá)降低。Li等[11]發(fā)現(xiàn)高表達(dá)CBX4的肝癌患者生存率明顯低于低表達(dá)者，提示CBX4有可能是肝癌患者預(yù)后不良的獨(dú)立因素。此外，Li等在低氧誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)CBX4通過對HIF-1α進(jìn)行SUMO化修飾，可導(dǎo)致靶基因缺氧誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(hypoxia-induced vascular endothelial growth factor, VEGF)表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)了癌細(xì)胞內(nèi)的血管生成。研究表明CBX4依賴于泛素化作用基序(SUMO-interacting motifs, SIM)，有助于缺氧誘導(dǎo)的VEGF表達(dá)增強(qiáng)進(jìn)一步促進(jìn)血管生成。他們還通過構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果顯示CBX4的SIM1主要介導(dǎo)HIF-1α/CBX4的相互作用，而SIM2對CBX4的HIF-1α的?；磻?yīng)敏感。Jiao等[12]發(fā)現(xiàn)CBX4對肝癌患者行肝動脈化療栓塞術(shù)(transarterial chemoembolization, TACE)預(yù)后預(yù)測方面有一定的指導(dǎo)作用，即CBX4高表達(dá)的TACE患者生存率更高。最近的研究結(jié)果提示，CBX家族的2個SNP(CBX4 rs2289728和CBX7 rs139394)能降低HCC的風(fēng)險(xiǎn)，可能的機(jī)制是這2個SNP分別下調(diào)CBX4和CBX7的表達(dá)，導(dǎo)致CDKN2A基因表達(dá)增加，為進(jìn)一步闡明HCC發(fā)病的分子機(jī)制提供新途徑[13]。

2.3 CBX4與骨肉瘤Yang等[14]研究發(fā)現(xiàn)CBX4高表達(dá)與骨肉瘤的臨床分期晚、惡性度高和腫瘤壞死率低密切相關(guān)。敲減CBX4可顯著抑制骨肉瘤細(xì)胞的生長和存活，導(dǎo)致HIF-1α目的基因VEGFA、PDK1、ANGPTL4、HK2的表達(dá)下調(diào)，這些研究結(jié)果表明CBX4在常氧條件下可通過激活HIF-1α信號通路促進(jìn)骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展。在骨肉瘤中，GRM4過表達(dá)可顯著抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。Zhang等[15]首次揭示GRM4和CBX4在骨肉瘤細(xì)胞之間的相互作用可以限制CBX4的核定位并影響HIF-1α的轉(zhuǎn)錄活性，且通過GRM4/CBX4/HIF-1α信號通路抑制骨肉瘤細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為。最新一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)CBX4可以通過招募GCN5來維持Runx2啟動子上的H3K27Ac促進(jìn)骨肉瘤中Runx2的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)骨肉瘤的轉(zhuǎn)移[16]。進(jìn)一步分析顯示酪蛋白激酶1α(casein kinase 1α, CK1α)能夠在T437處磷酸化CBX4，通過相互作用蛋白(CHIP)促進(jìn)CBX4的泛素化和降解，這與磷酸化影響PRC1復(fù)雜亞基(如CBX2/CBX7和Bmi1)的功能的觀點(diǎn)相符。從機(jī)制上來說，通過轉(zhuǎn)錄Runx2、CK1α和HSC70的羧基末端使CBX4表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)骨肉瘤轉(zhuǎn)移。CBX4通過募集GCN5到Runx2啟動子和轉(zhuǎn)錄上調(diào)Runx2來促進(jìn)骨肉瘤轉(zhuǎn)移。值得注意的是，與骨肉瘤進(jìn)展有關(guān)的細(xì)胞因子TNFα可減少T437處CBX4的磷酸化，從而增加細(xì)胞中CBX4的表達(dá)，提示CK1α促進(jìn)CBX4的磷酸化與骨肉瘤的發(fā)展有關(guān)。綜上表明，CBX4可作為骨肉瘤的新靶點(diǎn)，為骨肉瘤的治療提供新的治療方法。

2.4 CBX4與乳腺癌Zeng等[17]檢測179例乳腺癌組織中CBX4的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與非腫瘤組織相比，CBX4在乳腺癌組織中表達(dá)上調(diào)。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示CBX4高表達(dá)與腫瘤轉(zhuǎn)移、臨床分期晚和總生存率低密切相關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CBX4以PRC1依賴性方式抑制miR-137的啟動子活性及其表達(dá)，而miR-137通過靶向3’-UTR來降低Notch1、Jag1和Hey2的表達(dá)，這些研究表明CBX4可通過miR-137介導(dǎo)的Notch1信號傳導(dǎo)促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生，靶向CBX4/miR-137軸可為乳腺癌的治療提供有效的治療手段。Meng等[18]研究結(jié)果亦證實(shí)CBX4在人乳腺癌組織和癌細(xì)胞系中的表達(dá)均上調(diào)，CBX4促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖，是miR-129-5p的靶點(diǎn)。Oh等[19]發(fā)現(xiàn)CBX4也可以通過對鋅指蛋白131( zinc finger protein 131, ZNF131)的SUMO化修飾抑制雌激素的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，乳腺癌細(xì)胞中雌激素誘導(dǎo)的細(xì)胞生長功能被抑制減弱，從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。以上結(jié)論表明CBX4可作為乳腺癌的新靶點(diǎn)，為乳腺癌靶向治療提供新選擇。

2.5 CBX4與結(jié)直腸癌Wang等[20]研究發(fā)現(xiàn)CBX4與結(jié)直腸癌組織中Runx2的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，而CBX4高表達(dá)和Runx2低表達(dá)的組合與患者總生存率顯著相關(guān)。進(jìn)一步分析顯示，CBX4具有維持Runx2啟動子募集組蛋白脫乙?；?(Histone deacetylase 3, HDAC3)的作用，而HDAC3維持脫乙?；慕M蛋白H3K27狀態(tài)來抑制Runx2的表達(dá)。CBX4的功能取決于其與HDAC3的相互作用，而不取決于其SUMO E3的連接酶。當(dāng)破壞CBX4-HDAC3相互作用時消除了Runx2抑制細(xì)胞遷移和侵襲。該研究表明CBX4可能在結(jié)直腸癌中起到抑癌作用，而穩(wěn)定CBX4與HDAC3相互作用的策略可能會有益于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者。

2.6 CBX4與肺癌Ismail等[21]研究發(fā)現(xiàn)CBX4是BMI1重要的上游調(diào)節(jié)因子，控制BMI1的SUMO化，可調(diào)節(jié)BMI1對哺乳動物細(xì)胞DNA損傷位點(diǎn)的轉(zhuǎn)移。Hu等[22]研究發(fā)現(xiàn)CBX4基因敲除通過抑制CDK2和細(xì)胞周期蛋白E的表達(dá)，有效地在G0/G1期阻滯細(xì)胞周期。進(jìn)一步研究表明CBX4通過調(diào)節(jié)BMI1的表達(dá)，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，參與腫瘤發(fā)生和細(xì)胞周期調(diào)控。

2.7 CBX4與腎癌Jiang等[23]研究發(fā)現(xiàn)CBX4在腎透明細(xì)胞癌(clear cell renal cell carcinoma, ccRCC)中發(fā)揮致癌作用。CBX4表達(dá)增高，與患者不良預(yù)后相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)CBX4通過抑制KLF6啟動子的轉(zhuǎn)錄活性下調(diào)KLF6，CBX4通過物理結(jié)合HDAC1來維持其在KLF6啟動子上的定位，KLF6異位表達(dá)或CBX4-HDAC1相互作用的中斷會減弱CBX4介導(dǎo)的細(xì)胞生長和遷移，而抑制CBX4可增加HDAC的抑制劑Trichostatin A(TSA)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，同時也抑制腫瘤的生長。這些研究結(jié)果提示CBX4是一種ccRCC潛在預(yù)后因子，也是ccRCC的潛在治療靶點(diǎn)。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，CBX4是近年引發(fā)關(guān)注的腫瘤基因之一，其表達(dá)異?；蜻z傳性改變參與肝癌、骨肉瘤、乳腺癌、白血病、肺癌、腎癌等惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，主要機(jī)制為CBX4通過調(diào)控VEGF、Smad、CK1α、miR-137、ZNF131、Runx2等信號分子來促進(jìn)腫瘤血管新生和增加腫瘤惡性生物學(xué)行為等。盡管關(guān)于CBX4在腫瘤的增殖及轉(zhuǎn)移等方面取得了很大的進(jìn)展，但有關(guān)CBX4上游調(diào)控機(jī)制以及其遺傳性變異是如何調(diào)控CBX4或通過何種機(jī)制參與腫瘤發(fā)生的過程并不清楚，應(yīng)當(dāng)是未來有待解決的的重要問題；此外，開展CBX4作為靶點(diǎn)的臨床研究也是未來重要的發(fā)展方向。