劉 華，肖曉輝，高 婧

甘肅省人民醫(yī)院呼吸科(甘肅 蘭州 730000)

高遷移率族蛋白A(HMGA)蛋白家族是一類以AT-hooks高度保守的DNA結(jié)合基序和一個酸性拖尾為特征的小分子非組蛋白染色體蛋白。人HMGA蛋白家族包括3個主要成員:HMGA1a、HMGA1b、HMGA2。研究顯示,HMGA蛋白廣泛參與細胞內(nèi)多種重要的核內(nèi)生物學(xué)功能,包括調(diào)節(jié)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、重組和修復(fù)等。本文就HMGA的結(jié)構(gòu)及在肺癌、婦科腫瘤中的表達做一綜述。

1 HMGA的結(jié)構(gòu)與功能

HMGA分為HMGA1蛋白和HMGA2蛋白,分別由HMGA1基因、HMGA2基因編碼，由于HMGA1基因轉(zhuǎn)錄后的可變剪接,使HMGA1又分為長度有所不同的3種蛋白：HMGA1a、HMGA1b、HMGA1c。這4種HMGA的分子量均約10-11kD,氨基酸組成以富含脯氨酸、堿性氨基酸和酸性氨基酸為特點,在體內(nèi)呈高度磷酸化狀態(tài)。所有HMGA都含3個相互獨立而又結(jié)構(gòu)相似的AT鉤和1個酸性的C末端,HMGA2與HMGA1區(qū)別在于在第一和第二個AT鉤之間HMGA2比HMGA1少一個外顯子編碼的11個氨基酸,而在第三個AT鉤與酸性的C末端之間插入了12個氨基酸。AT鉤的一致性核心序列為脯氨酸-精氨酸-甘氨酸-精氨酸-脯氨酸(Pro-Arg-Gly-Arg-Pro),其中R-G-R-P序列為不變序列[1]。HMGA二級結(jié)構(gòu)的修飾能夠顯著改變HMGA對DNA和染色質(zhì)底物的體外親和力[2]。HMGA是染色質(zhì)蛋白,與DNA結(jié)合會導(dǎo)致DNA彎曲、拉伸、成環(huán)或解鏈,因此也被稱為“構(gòu)架轉(zhuǎn)錄因子(architectural transcription factor)”[2]。HMGA作為“構(gòu)架轉(zhuǎn)錄因子”能夠從轉(zhuǎn)錄水平上正向或負向調(diào)控一些基因的表達,這些基因中有些與細胞的分化有關(guān)[3]。HMGA的酸性C末端可以和H1組蛋白結(jié)合,通過磷酸化和乙?；饔糜绊懞诵◇w的空間構(gòu)象,參與活性染色質(zhì)的形成。此外,HMGA還參與將反轉(zhuǎn)錄病毒整合到染色體上、RNA加工、DNA修復(fù)和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重組等[1]。

2 HMGA與肺癌

肺癌仍然是目前癌癥死因的第一位,主要是因為絕大多數(shù)的肺癌患者被診斷出來的時候已經(jīng)是晚期了。闡明其發(fā)生、發(fā)展的潛在分子學(xué)機制可能可以幫助我們早期診斷和尋求到更多有效的治療方法。HMGA蛋白具備通過改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)而調(diào)節(jié)很多目的基因表達的能力,使得HMGA蛋白家族通常被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)錄因子。正常情況下,HMGA表達水平在胚胎時期是最高的,而在高度分化或非分裂的成熟細胞和組織中則是表達減少或檢測不出來的。在很多種腫瘤中檢測出HMGA基因的再表達。在惡性腫瘤中,基因的調(diào)節(jié)機制似乎涉及HMGA表達的再活化。HMGA2在乳腺癌、胰腺癌、非白血性白血病等惡性腫瘤中均過表達。蘭芬[4]等通過免疫組化法檢測HMGA2在肺癌及癌旁的正常肺組織中的表達情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)HMGA2在癌旁的正常肺組織中不表達,而在肺癌組織中的陽性表達率明顯增高(P<0.05),兩組差異具有顯著性,提示HMGA2蛋白的表達可能與肺癌的發(fā)生有一定關(guān)系。伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的17例非小細胞肺癌組織中有11例檢測出HMGA2蛋白表達,而無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的21例非小細胞肺癌組織中只有4例檢測出HMGA2蛋白表達,伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的非小細胞肺癌組織中的HMGA2蛋白的檢出率明顯高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的非小細胞肺癌組(P<0.05)。這與JunMiyazawa等在對口腔鱗狀細胞癌中的研究結(jié)果相符合[5]。而其他臨床病理參數(shù)包括腫瘤的分化程度、腫瘤大小和TNM分期則與HMGA2的表達沒有顯示明顯的相關(guān)性。研究顯示HMGA2異常表達在非小細胞肺癌組織中,可能與肺癌的發(fā)生和進展有關(guān)。異常表達的HMGA2被認(rèn)為是非小細胞肺癌的一個分子生物學(xué)因子。

吳穎等[6]研究發(fā)現(xiàn)78%NSCLC患者表達HMGA2,而肺組織良性病變均無表達，兩者比較有差異(P=0.000)，說明HMGA2表達與肺組織的良惡性行為有關(guān)，Ⅰ期患者，Ⅱ期患者，Ⅲ期患者HMGA2表達差異顯著(P=0.013)，分期越高，表達率越高，分別是52.9%，87.5%，88.9%，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移表達率(89.2%)比無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(59.1%)的高(P=0.007)。這些數(shù)據(jù)提示HMGA2在肺癌形成、進展、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有重要作用。其機制可能與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition EMT)有關(guān)，在TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，HMGA2上調(diào)Snail、Slung、Twist蛋白表達，下調(diào)Id2蛋白表達，這些蛋白表達的變化引起EMT，從而促進腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移[7]。HMGA2表達陰性患者預(yù)后比表達陽性患者好，雖然log-rank檢驗沒有達到統(tǒng)計學(xué)意義，但仍有此趨勢。HMGA2通過抑制核苷酸切除修復(fù)途徑引起基因不穩(wěn)定，促進腫瘤發(fā)生，又TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，導(dǎo)致EMT，促進腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移。HMGA在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、分化及腫瘤的轉(zhuǎn)化中具有重要的作用。Sarhadi VK[8]通過對152例非小細胞肺癌患者組織中HMGA1和HMGA2的表達的研究，評估HMGA作為肺癌標(biāo)記的可行性。發(fā)現(xiàn)肺癌組織較正常肺組織中HMGA1和HMGA2明顯高表達。在增殖、分化、發(fā)育不良的支氣管上皮細胞中HMGA1和HMGA2細胞核免疫染色為陽性，HMGA1和HMGA2細胞核免疫染色為陽性與低的生存期有關(guān)。HMGA2的表達與細胞增殖關(guān)系密切，而HMGA1與細胞增殖及凋亡指數(shù)無明顯相關(guān)。總之HMGA在90%的肺癌組織中表達，而且它的表達與生存期密切相關(guān)，可能成為有用的病理標(biāo)記。Di Cello F[9]發(fā)現(xiàn)正常肺組織中高表達HMGA2的細胞易發(fā)生轉(zhuǎn)化惡變，相反抑制HMGA2的表達能阻斷惡變，而且它與腫瘤的分級有關(guān)系。

總之，HMGA在肺癌中特異性的高表達，甚至認(rèn)為,HMGA基因更可能是一個癌基因,Sgarra等把HMGA基因作為第一致癌基因，因為HMGA在許多癌細胞中都有較高的表達,且其表達水平隨著惡性程度和轉(zhuǎn)移能力的增加而增加,HMGA可被視為臨床研究可靠的惡性腫瘤標(biāo)志物和藥物研究、治療的靶點[10]。

3 HMGA與子宮腫瘤

宮頸癌與子宮內(nèi)膜癌是女性生殖器官最常見的惡性腫瘤,早在1983年,Lund等首次從宮頸癌細胞系HelaS3中分離提純了HMGA[11]。后來,Bandiera觀察到,HMGA1在宮頸癌細胞系C4-I、ME-180、CaSki中都有表達，在28例正常宮頸上皮組織中,僅有5例HMGA1為弱陽性表達,而在27例浸潤性宮頸癌中,HMGA1全部為強陽性表達[12],該研究提示應(yīng)用HMGA1抗體檢測HMGA1可以作為病理診斷浸潤性宮頸癌的一個有用的方法。另外,Tesfaye等觀察到在轉(zhuǎn)染HMGA1基因9個月后的雌性小鼠均患上了子宮內(nèi)膜癌,HMGA1a在低度惡性和高度惡性的子宮內(nèi)膜癌、子宮內(nèi)膜間質(zhì)肉瘤組織以及子宮平滑肌肉瘤組織中均有不同程度的表達[13]。對HMGA1a表達陽性的人子宮肉瘤細胞系MES-SA采用RNAi技術(shù)使HMGA1基因沉默后,HMGA1a的表達水平顯著降低(P=0.009)。進一步研究顯示,HMGA1a導(dǎo)致子宮內(nèi)膜惡性增生的機制可能是通過激活環(huán)氧化酶-2(Cox-2)這一途徑實現(xiàn)的,HMGA1a或許可成為評估子宮內(nèi)膜癌惡性程度的一個潛在標(biāo)志物。

4 HMGA與卵巢腫瘤

卵巢腫瘤是女性生殖器官常見的腫瘤,從分子水平上探討卵巢癌的病因及發(fā)病機制,有助于早期診斷和治療。Masciullo等對8個卵巢癌細胞系(CAOV-3,CAOV-4,ES-2,TOV-112D,TOV-21G,MDAH-2774,SW-626,OV-90)和44個卵巢組織上皮樣本(4個正常卵巢上皮組織、29個原發(fā)性卵巢癌組織、1個卵巢轉(zhuǎn)移癌組織、10個低度惡性卵巢癌組織)檢測了HMGA1,結(jié)果在4個正常卵巢上皮組織中HMGA1沒有表達,而在8個卵巢癌細胞系和40個不同病理類型的卵巢癌組織中均有表達,RT-PCR表明HMGA1基因在8個卵巢癌細胞系和40個卵巢癌組織中為陽性表達,4個正常卵巢上皮組織中均為陰性表達[14]。此外,Lee等采用cDNA微點陣技術(shù)和David采用基因序列表達分析技術(shù)(serial analysis of gene expression,SAGE)檢測到許多新的與卵巢癌有關(guān)的腫瘤基因中都包括HMGA1基因[15，16]。另有學(xué)者比較了原發(fā)性卵巢癌患者病變組織和已發(fā)生轉(zhuǎn)移的卵巢癌患者病變組織中HMGA2的表達水平,結(jié)果二者沒有差異(P>0.01),認(rèn)為HMGA2的表達可能是卵巢癌發(fā)生的一個早期事件[17]。上述資料表明,HMGA的表達與卵巢癌有著密切的關(guān)系,HMGA可成為卵巢癌診斷的一個有用的標(biāo)志物和治療靶點。

5 HMGA與乳腺癌

乳腺癌其治療失敗主要原因是轉(zhuǎn)移，因此，認(rèn)識和判斷有無轉(zhuǎn)移對臨床診斷治療和判斷預(yù)后有重要意義。韓猛[18]等在72例乳腺癌患者的外周血中發(fā)現(xiàn)有27例HMGA2mRNA表達，而乳腺良性疾病患者中沒有HMGA2mRNA表達(P<0.01)。說明HMGA2mRNA僅在乳腺癌中表達，在乳腺良性疾病中不表達，其特異性為100%，72例乳腺癌患者外周血中HMGA2mRNA檢出的陽性率為37.50%，與OSEZER等報道的結(jié)果相似。HMGA2可能與乳腺癌有著密切的關(guān)系。

多項研究表明HMGA在胰腺癌、甲狀腺癌、口腔鱗癌非白血性白血病等惡性腫瘤中均過表達。它對惡性腫瘤的生長、分化、轉(zhuǎn)移起重要作用。HMGA可成為腫瘤診斷的一個有用的標(biāo)志物和治療靶點對腫瘤的診斷、基因治療、判斷腫瘤生物學(xué)行為及其預(yù)后具有重要意義，有望成為新的有力的病理標(biāo)記，但仍需要進一步深入研究。

[參考文獻]

[1] Reeves R. Molecular biology of HMGA proteins:hubs of nuclear function[J].Gene,2001,277(1-2):63-81.

[2] 徐佳,劉志鋒,江勇等.高遷移率族蛋白與真核基因表達調(diào)控[J].生物化學(xué)與生物物理進展.2005,32(5):397-402.

[3] Martinez H J, Fedele M, Battista S,et al.Identification of the genes up-and down-regulated by the high mobility group A1 (HMGA1) proteins:tissue specificity of the HMGA1-dependent gene regulation [J]. Cancer Res, 2004, 64(16):5 728-5 735.

[4] 蘭芬,熊盛道,熊維寧,等. 非小細胞肺癌中HMGA2的表達與細胞增殖的關(guān)系[J].中國組織化學(xué)與細胞化學(xué)雜志，2008,17(5):416-420.

[5] MiyazawaJ,Mitoro A,Kawashiri S,et al.Expression of mesenchyme-specific gene HMGA2 in squamous cell carcinomas of the oral cavity1 [J].Cancer Res,2004,64:2 024-2 029.

[6] 吳穎,宋勇,劉紅兵,等.HMGA2在非小細胞肺癌中的表達及其臨床意義[J].中國肺癌雜志，2008,11(3):377-381.

[7] Thuault S，Valcourt U，Petersen M，et al.Transforming growth factor-beta employs HMGA2 to elicit epithelial-mesenchymal transition[J].Cell Bio,2006,74(2):175-183.

[8] Sarhadi VK,Wikman H.Increased expression of high mobility group A proteins in lung cancer[J].Journal of Pathology,2006,209:206-212.

[9] Di C F,Hillion J.HMGA2 Participates in Transformation in Human Lung Cancer[J].Mol Cancer Res,2008,6(5):743.

[10] Sgarra R,Lee J,Tessari MA,et al.The AT-hook of the Chromation architectural transcription factor high mobility group A1a is arginine-methylated by protein arginine methyltransferase 6 [J].J Biol Chem,2006,281(7):3 764-3 772.

[11] Lund T,Holtlund J,Fredriksen M,et al.On the presence of two new high mobility group-like proteins in HeLa S3 cells [J].FEBS Lett,1983,152(2):163-167.

[12] Bandiera A,Bonifacio D, Manfioletti G, et al. Expression of HMGI(Y) proteins in squamous intraepithelial and invasive lesionsoftheuterinecervix [J].CancerRes,1998,58(3):426-431.

[13] Tesfaye A,Di Cello F,Hillion J,et al.The high-mobility group A1 gene up-regulates cyclooxygenase 2 expression in uterine tumorigenesis[J].Cancer Res,2007,67(9):3 998-4 004.

[14] MasciulloV, Baldassarre G, Pentimalli F, et al. HMGA1 protein over-expression is a frequent feature of epithelialovarian carcinomas [J].Carcinogenesis,2003,24(7):1 191-1 198.

[15] Lee BC,Cha K,Avraham S,et al.Microarray analysis of differentially expressed genes associated with human ovarian cancer [J].Int J Oncol,2004,24(4):847-851.

[16] David G P,Donna M.Comparative gene expression analysis of ovarian carcinoma and normal ovarian epithelium by serial analysis of gene expression[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,2005,14(7):1 717-1 723.

[17] Park SM,Shell S,Radjabi AR,et al.Let-7 prevents early cancer progression by suppressing expression of the embryonic gene HMGA2 [J].Cell Cycle,2007,21(6):2 585-2 590.

[18] 韓猛，宋燕.RT-PCR檢測乳腺癌患者外周血HMGA2mRNA表達的意義[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2006,16(10):1 480-1 482