江 濤 胡華剛 徐斯凡

中央民族大學(xué)中國(guó)少數(shù)民族傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)國(guó)家民委-教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081

前列腺癌是工業(yè)化國(guó)家中50歲以上男性最常發(fā)的癌癥[1]，而且也是最常見(jiàn)的非皮膚病學(xué)的惡性腫瘤，是美國(guó)男性中引起死亡的第二大癌癥[2]，在中國(guó)的發(fā)病率也在不斷地上升。隨著前列腺特異性抗原（prostate-specific antigen，PSA）篩查技術(shù)、核磁共振（magnatic resonance imaing，MRI）成像技術(shù)以及新的前列腺活組織切片檢查技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，偵測(cè)和定位前列腺腫瘤的精確性已經(jīng)有了很大的提高，但是仍然有5%的病例顯示在診斷時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)移的損傷[3]。前列腺癌最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移位點(diǎn)是骨骼，常常伴有的癥狀是：疼痛、衰弱和功能性的損傷[4]。因此，研究進(jìn)展過(guò)程當(dāng)中的分子機(jī)制和前列腺癌的轉(zhuǎn)移對(duì)于提供更好的抑制和治療前列腺癌的策略是非常重要的。

核因子的過(guò)度表達(dá)已經(jīng)被認(rèn)為和癌癥的發(fā)展和進(jìn)程是相關(guān)的。這些轉(zhuǎn)錄因子的不適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)被認(rèn)為可以脫離組織環(huán)境重建細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂的程序，而且有助于腫瘤的形成和發(fā)展[1]。SATB-1是一種具有核染色質(zhì)組織者功能的核因子，能夠調(diào)節(jié)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和基因的表達(dá)[5]。SATB-1已經(jīng)在各種類(lèi)型的癌癥中顯現(xiàn)出了不正常的表達(dá)，并且被提議作為促進(jìn)癌癥惡化的一個(gè)致癌基因[6-8]，SATB-1在各種類(lèi)型的人類(lèi)癌癥的生物學(xué)中扮演著關(guān)鍵的角色[9]。然而，SATB-1在前列腺癌中的表達(dá)和作用尚未完全搞清楚。

1 SATB-1的介紹

1.1 SATB-1的背景

SATB-1（special AT-rich sequence binding protein 1）是在1992年以具有核染色質(zhì)組織者功能的蛋白被發(fā)現(xiàn)和克隆出來(lái)的[10]。SATB-1通過(guò)提供一個(gè)細(xì)胞骨架的平臺(tái)并促進(jìn)染色體的重組和調(diào)節(jié)組蛋白的甲基化和乙?；乃絹?lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)[11-12]，并參與多種基因的表達(dá)[13]。在正常的生理狀態(tài)下，SATB-1只在胸腺中高度表達(dá)，在睪丸、胎兒的腦中以及造骨細(xì)胞中的表達(dá)水平很低，在其他組織中幾乎偵測(cè)不到SATB-1的存在[14-15]。近期的研究表明，SATB-1在眾多腫瘤中都有不正常的表達(dá)，并且在一定程度上促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

1.2 SATB-1的結(jié)構(gòu)

SATB-1是一種特異性表達(dá)的核基質(zhì)附著區(qū)結(jié)合蛋白，1992年 Dickinson等[10]采用免疫球蛋白重鏈 μ鏈基因增強(qiáng)子3′端的核基質(zhì)結(jié)合區(qū)序列探針，從人類(lèi)cDNA庫(kù)中篩選得到了SATB-1相應(yīng)的基因序列。SATB-1是由763個(gè)氨基酸殘基組成的，它位于3號(hào)染色體的3p23區(qū)。SATB-1在細(xì)胞核內(nèi)形成一獨(dú)特的籠狀結(jié)構(gòu)將異染色質(zhì)包圍在其中，一些高鹽抽提等化學(xué)處理方法無(wú)法輕易將該結(jié)構(gòu)破壞[16]。SATB-1分子中包含有PDZ樣結(jié)構(gòu)域（PDZ-like domain，PSD-95，Disc-large，ZO-1），核定位信號(hào)序列（nuclear localization sequence，NLS），MARs 結(jié)合區(qū)域（MARs binding domain，MD），同源結(jié)構(gòu)域（homeodomain，HD）[17]，核基質(zhì)靶向序列（nuclear matrix targeting sequence，NMTS）（圖1）等[18]多個(gè)功能結(jié)構(gòu)域。核定位信號(hào)序列（NLS）位于SATB-1分子N端的20～40位氨基酸。SATB-1 N端的90～204位氨基酸可以介導(dǎo)SATB-1形成二聚體[19]，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)這段序列和PDZ結(jié)構(gòu)域同源，稱(chēng)為PDZ樣結(jié)構(gòu)[17]。PDZ結(jié)構(gòu)域存在于Disc-large、ZO-1、PSD-95中。多項(xiàng)研究證明核基質(zhì)靶向 序 列 （nuclear matrix targeting sequence，NMTS） 是 224～278位的氨基酸序列[18]，可以與核基質(zhì)結(jié)合。MD區(qū)為位于SATB-1的346～495位點(diǎn)間的氨基酸序列，MD包含有一個(gè)完整的 CRD-1（cut reapeat domains）和一小部分的 CRD-2（cutreapeat domains）。

圖1 SATB-1分子結(jié)構(gòu)圖和功能域

1.3 SATB-1的功能

SATB-1是一種特異性的細(xì)胞型染色體組織者，它在組織染色體高級(jí)結(jié)構(gòu)相關(guān)生物活動(dòng)方面扮演著重要的角色[20]，SATB-1還可通過(guò)與 DNA的核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（MAR）結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，SATB-1主要是通過(guò)將染色體折疊成為環(huán)狀的區(qū)段來(lái)調(diào)節(jié)基因的，這也是SATB-1的另一基本功能[21]。

1.3.1 SATB-1一些特殊片段的功能 SATB-1分子中的PDZ樣結(jié)構(gòu)域能夠介導(dǎo)蛋白質(zhì)的相互作用以及蛋白質(zhì)自身的多聚化，不僅能夠調(diào)節(jié)SATB-1和其他蛋白質(zhì)的相互作用，還能調(diào)節(jié)SATB-1與DNA的結(jié)合能力，對(duì)基因表達(dá)宏觀調(diào)控起到了分子開(kāi)關(guān)的作用。研究發(fā)現(xiàn)，缺失了NMTS（nuclear matrix targeting sequence）的 SATB-1與核基質(zhì)的結(jié)合部位減少，對(duì)小鼠乳腺癌的抑制作用也相應(yīng)減弱，但SATB-1與DNA的結(jié)合未受影響[18]。MD區(qū)間的氨基酸序列能強(qiáng)親和力地特異性結(jié)合MARs，因此稱(chēng)這段序列為MD結(jié)合區(qū)域[18]，MD區(qū)間包含的 CRD-1、CRD-2及 HD是3個(gè)SATB-1的DNA結(jié)合位點(diǎn)。CRD以低特異性、弱的親和力結(jié)合到DNA大溝，而HD以高特異性、強(qiáng)的親和力結(jié)合到DNA小溝，但是SATB-1的HD不能直接與DNA結(jié)合，只有當(dāng)MD和HD結(jié)合之后才能以MD-HD融合蛋白的方式與 MARs結(jié)合，但結(jié)合力幾乎是單獨(dú) MD的 10倍，說(shuō)明HD能夠協(xié)助MD以非常強(qiáng)的親和力特異性結(jié)合MARs[22]。

1.3.2 SATB-1對(duì)T細(xì)胞的分化、發(fā)育、成熟的影響 SATB-1通過(guò)與MAR和核基質(zhì)的結(jié)合來(lái)發(fā)揮其生物學(xué)功能[16]。SATB-1主要在T細(xì)胞中表達(dá)，多項(xiàng)研究表明：SATB-1能夠抑制IL-2Rα和IL-7Rα兩個(gè)基因，而這兩個(gè)基因的過(guò)表達(dá)會(huì)導(dǎo)致T細(xì)胞發(fā)育的不完全，在正常的T細(xì)胞中這兩個(gè)基因是不表達(dá)的[21]。所以，SATB-1對(duì)T細(xì)胞的分化、發(fā)育、成熟具有重要的影響。

1.3.3 SATB-1與凋亡 實(shí)驗(yàn)顯示，SATB-1第254位點(diǎn)的氨基酸在胸腺細(xì)胞的凋亡過(guò)程中被caspase-6或caspase-6樣酶水解為20 kD和65 kD的2個(gè)氨基酸殘基，使SATB-1喪失了與MAR結(jié)合的能力，并從染色體上解離下來(lái)，促進(jìn)了染色體解體為染色質(zhì)，終止了細(xì)胞的程序性死亡，從而抑制了細(xì)胞的凋亡。另外，SATB-1還可通過(guò)與原癌基因Bcl-2主斷裂區(qū)（major breakpoint regionn）結(jié)合來(lái)正向調(diào)控Bcl-2的表達(dá)[23]，使細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線增殖的癌細(xì)胞來(lái)抑制細(xì)胞的凋亡。

2 SATB-1與癌癥

研究發(fā)現(xiàn)，SATB-1與包括消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)以及皮膚腫瘤在內(nèi)的數(shù)十種相關(guān)的癌癥有關(guān)。研究證實(shí)：在上述的所有癌癥的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞中的SATB-1及其對(duì)應(yīng)的mRNA的含量都比正常的細(xì)胞高出很多，而且在容易轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞當(dāng)中的SATB-1及其相應(yīng)mRNA的含量也比不發(fā)生轉(zhuǎn)移的良性腫瘤細(xì)胞中的SATB-1及其相應(yīng)的mRNA的含量要高出很多?？梢?jiàn)，SATB-1有助于癌癥的發(fā)生、發(fā)展、擴(kuò)散以及癌細(xì)胞的浸潤(rùn)。

3 SATB-1與前列腺癌

Mao等[1]在一項(xiàng)研究中首次檢驗(yàn)了SATB-1在臨床前列腺癌組織中的表達(dá)，免疫組織化學(xué)分析顯示有轉(zhuǎn)移的前列腺癌組織對(duì)SATB-1的染色要明顯強(qiáng)于無(wú)轉(zhuǎn)移的前列腺癌組織對(duì)SATB-1的染色，但是在前列增生初期的組織中未檢測(cè)出SATB-1的存在，另外，上述研究還表明SATB-1的表達(dá)和前列腺癌的骨轉(zhuǎn)移以及gleason評(píng)分有著極大的相關(guān)性。為了更進(jìn)一步的研究，又做了一項(xiàng)以LNCaP、DU-145和PC-3細(xì)胞株的功能為指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)SATB-1在DU-145細(xì)胞株當(dāng)中的表達(dá)水平是最高的，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)SATB-1在LNCaP細(xì)胞株當(dāng)中的表達(dá)水平是最低的，由此推斷SATB-1在前列腺癌細(xì)胞中的表達(dá)量和前列腺癌細(xì)胞的浸潤(rùn)能力成正比的關(guān)系[1]。接下來(lái)，又將一部分DU-145細(xì)胞中控制SATB-1表達(dá)的基因敲除掉，結(jié)果導(dǎo)致了這些DU-145細(xì)胞的增生和浸潤(rùn)減少；還通過(guò)調(diào)控SATB-1基因使另一部分DU-145細(xì)胞中的SATB-1過(guò)度表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞的浸潤(rùn)和增生都有所增加。因此，這些都說(shuō)明了在體外條件下SATB-1能夠促進(jìn)前列腺癌的增生和浸潤(rùn)，而且這些結(jié)果也和臨床前列腺癌樣品的數(shù)據(jù)是保持一致的[1]。

Shukla等[24]也在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中得到了與 Mao等[1]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，再次證明了SATB-1能夠促進(jìn)前列腺癌的增生和擴(kuò)散。Barboro等[25]報(bào)道稱(chēng)SATB-1和核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（MARs）序列的相互作用對(duì)于前列腺癌細(xì)胞的擴(kuò)散和浸潤(rùn)的潛力是很重要的。另外，最近的研究顯示，敲掉高擴(kuò)散性前列腺癌細(xì)胞PC-3M細(xì)胞的SATB-1基因之后，腫瘤的生長(zhǎng)和浸潤(rùn)都受到了抑制，同時(shí)伴隨著E鈣黏蛋白表達(dá)量的增加，表明SATB-1借由上皮細(xì)胞和間葉細(xì)胞之間的相互轉(zhuǎn)換來(lái)促進(jìn)了前列腺癌的擴(kuò)散[24]。

這些研究結(jié)果都提供了一個(gè)關(guān)于SATB-1在前列腺癌中致癌性角色的新的觀念和洞察力，而且表明SATB-1對(duì)于前列腺癌來(lái)說(shuō)是一個(gè)很有前景的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

4 前景

多項(xiàng)的研究結(jié)果都提供了可靠的數(shù)據(jù)證實(shí)了SATB-1與前列腺癌細(xì)胞的增生、擴(kuò)散和浸潤(rùn)是成正相關(guān)的，因此將來(lái)可以嘗試通過(guò)以檢測(cè)前列腺癌細(xì)胞中SATB-1的含量來(lái)判斷前列腺是否發(fā)生癌變以及前列腺癌發(fā)展的具體階段，從而采取相應(yīng)的具體治療措施，即把SATB-1作為檢測(cè)前列腺癌的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。另外，也可以通過(guò)抑制前列腺癌患者的前列腺癌細(xì)胞中SATB-1的表達(dá)來(lái)抑制前列腺癌的發(fā)展和惡化，以達(dá)到治療甚至治愈前列腺癌的目的。當(dāng)然，仍有大量的前期工作需要去完成，而且對(duì)于SATB-1和前列腺癌仍存在很多盲區(qū)還有待被探索和研究，許多機(jī)制原理還不是太清楚，仍需要付出巨大的努力去將SATB-1在抗前列腺癌方面的機(jī)制研究透徹，以期能夠讓SATB-1在抗前列腺癌的領(lǐng)域“大展身手”。

[1]Mao L，Yang C，Wang J，et al.SATB1 is overexpressed in metastatic prostate cancer and promotes prostate cancer cell growth and invasion[J].J Transl Med，2013，11：111-120.

[2]Jemal A，Siegel R，Xu J，et al.Cancer statistics，2010 [J].CA Cancer J Clin，2010，60（5）：277-300.

[3]Saad F，Pantel K.The current role of circulating tumor cells in the diagnosis and management of bone metastases in advanced prostate cancer[J].Future Oncol，2012，8（3）：321-331.

[4]Raheem O，Kulidjian AA，Wu C，et al.A novel patient-derived intrafemoral xenograft model of bone metastatic prostate cancer that recapitulates mixed osteolytic and osteoblastic lesions[J].J Transl Med，2011，9：185-197.

[5]Galande S，Purbey PK，Notani D，et al.The third dimension of gene regulation：organization of dynamic chromatin loopscape by SATB-1[J].Curr Opin Genet Dev，2007，17（5）：408-414.

[6]Chu SH，Ma YB，F(xiàn)eng DF，et al.Upregulation of SATB1 is associated with the development and progression of glioma [J].J Transl Med，2012，10：149-161.

[7]Meng WJ，Yan H，Zhou B，et al.Correlation of SATB1 overexpression with the progression of human rectal cancer[J].Int J Colorectal Dis，2012，27（2）：143-150.

[8]Chen H，Takahara M，Oba J，et al.Clinicopathologic and prognostic significance of SATB1 in cutaneous malignant melanoma [J].J Dermatol Sci，2011，64（1）：39-44.

[9]Shen Z，Zeng Y，Guo J，et al.Over-expression of the special AT rich sequence binding protein 1 （SATB1）promotes the progression of nasopharyngeal carcinoma：association with EBV LMP-1 expression[J].J Transl Med，2013，11：217-228.

[10]Dickinson LA，Joh T，Kohwi Y，et al.A tissue-specific MAR/SAR DNA-binding protein with unusual binding site recognition[J].Cell，1992，70（4）：631-645.

[11]Galande S，Purbey PK，Notani D，et al.The third dimension of generegulation：organization of dynamic chromatin loopscape by SATB1[J].Curr Opin Genet Dev，2007，17（5）：408-414.

[12]Purbey PK，Singh S，Notani D，et al.Acetylation-dependent interaction ofSATB1 and CtBP1 mediates transcriptional repression by SATB1[J].Mol Cell Biol，2009，29（5）：1321-1337.

[13]Kouzarides T.Histone acetylases and deacetylases in cell proliferation[J].Curr Opin Genet Dev，1999，9（1）：40-48.

[14]Liu J，Barnett A，Neufeld EJ，et al.Homeoproteins CDP and SATB1 interact：potential for tissue-specific regulation [J].Mol Cell Biol，1999，19（7）：4918-4926.

[15]Alvarez JD，Yasui DH，Niida H，et al.The MAR-binding protein SATB1 orchestrates temporal and spatial expression of multiple genes during T-cell development[J].Genes Dev，2000，14（5）：521-535.

[16]Cai S，Han HJ，Kohwi-Shigematsu T.Tissue-specific nuclear architecture and gene expression regulated by SATB1 [J].Nat Genet，2003，34（1）：42-51.

[17]Notani D，Ramanujam PL，Kumar PP，et al.N-terminal PDZ-like domain of chromatin organizer SATB1 contributes towards its function as transcription regulator[J].J Biosci，2011，36（3）：461-469.

[18]Seo J，Lozano MM，Dudley JP.Nuclear matrix binding regulates SATB1-mediated transcriptional repression [J].J Biol Chem，2005，280（26）：24600-24609.

[19]Purbey PK，Singh S，Kumar PP，et al.PDZ domain-mediated dimerization and homeodomain-directed specificity are required for highaffinity DNA binding by SATB1 [J].Nucleic Acids Res，2008，36（7）：2107-2122.

[20]Nakayama Y，Mian IS，Kohwi-Shigematsu T，et al.A nuclear targeting determinant for SATB1，a genome organizer in the T cell lineage[J].Cell Cycle，2005，4（8）：1099-1106.

[21]Yasui D，Miyano M，Cai S，et al.SATB1 targets chromatin remodeling to regulate genes over long distances[J].Nature，2002，419（6907）：641-645.

[22]Dickinson LA，Dickinson CD，Kohwi-Shigematsu T.An atypical homeodomain in SATB1 promotes specific recognition of the key structural element in a matrix attachment region[J].J Biol Chem，1997，272（17）：11463-11470.

[23]Yang N，Gong F，Sun L，et al.Poly（ADP-ribose）polymerase-1 binds to BCL2 major breakpoint region and regulates BCL2 expression[J].J Cell Biochem，2010，110（5）：1208-1218.

[24]Shukla S，Sharma H，Abbas A，et al.Upregulation of SATB1 is associated with prostate cancer aggressiveness and disease progression[J].PLoS One，2013，8（1）：e53527.

[25]Barboro P，Repaci E，D'Arrigo C，et al.The role of nuclear matrix proteins binding to matrix attachment regions （Mars） in prostate cancer cell differentiation[J].PLoS One，2012，7（7）：e40617.