唐博瑞，宋檀婧，孫立棟

華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院 1第二臨床學(xué)院兒科學(xué)1801班 2基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)系，武漢 430030

1 EZH2概述

EZH2(enhancer of zeste homolog 2)基因位于人染色體7q35～7q36區(qū)間，其編碼的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2與胚胎外胚層發(fā)育蛋白(embryonic ectoderm development，EED)、zeste 12同源物1抑制因子2(suppressor of zeste 12 homolog，SUZ12)及組蛋白結(jié)合蛋白RBBP4共同組成多梳抑制復(fù)合物2(polycomb repressive complex 2，PRC2)的核心亞基。EZH2最重要的功能是催化組蛋白H3第27位賴氨酸單、雙、三甲基化，其中H3第27位賴氨酸的三甲基化(H3K27me3)可使染色體結(jié)構(gòu)變得致密，作為轉(zhuǎn)錄抑制標(biāo)志和多梳抑制復(fù)合物1(PRC1，可催化組蛋白泛素化)的停泊位點，長效地介導(dǎo)靶基因沉默[1](圖1)。EZH2包括4個結(jié)構(gòu)域，分別是H1區(qū)、H2區(qū)、半胱氨酸富含區(qū)和SET結(jié)構(gòu)域，其中半胱氨酸富含區(qū)和SET結(jié)構(gòu)域是組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶活性所必需的[2]。

基于以上分子作用機制，EZH2能夠平衡細胞的自我更新和分化。在造血干細胞、成骨細胞等細胞中，EZH2可以沉默促分化基因，促進細胞周期的進展，防止干細胞耗竭，而EZH2的抑制則可促進分化[3-4]。

EZH2亦有非H3K27me3依賴功能。首先，EZH2可以參與非組蛋白底物的甲基化。例如，EZH2可以直接控制DNA的甲基化，通過直接與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)相互作用，促進DNMTs與靶基因啟動子區(qū)域結(jié)合而實現(xiàn)CpG甲基化水平的提高[5]；EZH2還可以通過甲基化信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、雄激素受體(AR)等底物，激活一組基因的轉(zhuǎn)錄，這種作用不依賴PRC2和H3K27me3但需要EZH2的S21磷酸化和完整的功能結(jié)構(gòu)域[6-7]。另外，EZH2也可通過影響RNA聚合酶Ⅱ來抑制轉(zhuǎn)錄因子的作用[8]。除基因沉默作用外，EZH2還能夠直接結(jié)合DNA實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄激活，如在乳腺癌細胞中游離的EZH2可直接結(jié)合于NOTCH1的啟動子增加NOTCH1表達量[9]。

2 EZH2與癌癥

2.1 EZH2的突變與癌癥

EZH2的突變被廣泛發(fā)現(xiàn)于多種癌癥中，最常見的是幾種功能獲得性突變，如在淋巴瘤等腫瘤中發(fā)現(xiàn)的Y641(Y641F，Y641N，Y641H，Y641S，Y641C)、A677G及A687V。這些突變均發(fā)生在EZH2的SET結(jié)構(gòu)域，不同程度地改變了EZH2的底物特異性，并增強了其催化活性。如Y641突變使EZH2的催化活性隨組蛋白H3的甲基化數(shù)目增加而增強，A677G使EZH2對各種甲基化狀態(tài)組蛋白的催化活性均顯著增強[10-11]。而A687V突變則僅對單甲基化組蛋白的催化活性增強，且對未甲基化組蛋白的催化活性降低。結(jié)構(gòu)分析表明，突變產(chǎn)生的效應(yīng)與突變發(fā)生的空間位置及其對EZH2結(jié)構(gòu)中賴氨酸結(jié)合通道的影響有關(guān)[12]。

另外，EZH2功能缺失性突變在惡性腫瘤中也有發(fā)現(xiàn)。如在兒童急性髓系白血病(AML)中發(fā)現(xiàn)的一種體細胞突變，是在EZH2基因的20號外顯子中插入了一段長6 bp的DNA片段，使SET結(jié)構(gòu)域的743和744位置分別插入賴氨酸和蘇氨酸，導(dǎo)致EZH2失活[13]?？梢?，EZH2是正常細胞所必需的基因，其突變在腫瘤等疾病的發(fā)生中起著雙向調(diào)節(jié)作用[14]。

圖1 EZH2催化組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化(H3K27me3)Fig.1 EZH2 catalyzes trimethylation of the 27th lysine of histone H3(H3K27me3)

2.2 EZH2在癌癥中的異常表達機制

2.2.1 轉(zhuǎn)錄、翻譯水平的調(diào)控 EZH2的表達調(diào)控機制主要有以下幾種：① EZH2的表達與其他基因的表達存在聯(lián)系，如在大B細胞淋巴瘤中，EZH2的過表達正性依賴于TP53的表達量[15]。②非編碼RNA可調(diào)控EZH2的表達，主要是miRNA，能夠負性調(diào)節(jié)EZH2的表達量。在腫瘤細胞中，多種miRNA的數(shù)量下調(diào)與EZH2的過表達顯著相關(guān)，原因可能是miRNA直接抑制EZH2的轉(zhuǎn)錄翻譯過程[16]。③一些轉(zhuǎn)錄因子也參與了EZH2的異常表達，如E2F和MYC可結(jié)合于EZH2基因的啟動子，它們的表達量增多可直接影響轉(zhuǎn)錄起始而導(dǎo)致EZH2過表達[17]。

2.2.2 EZH2的翻譯后調(diào)控 EZH2的翻譯后修飾可通過影響其穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)其功能。例如細胞周期蛋白依賴性激酶2(CDK2)介導(dǎo)的T416磷酸化可促進EZH2在靶基因啟動子處的募集[18]，SMYD2介導(dǎo)的K307甲基化增強了EZH2的穩(wěn)定性[19]。O-GlcNAc糖基化可發(fā)生在EZH2分子的多個位點，如S73，S84，S87，T313和S729等，這些位點的糖基化能夠調(diào)節(jié)游離EZH2的水平[20]。此外，泛素化對EZH2的調(diào)控也十分重要，如腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF6)介導(dǎo)的K63泛素化降解在S期激酶相關(guān)蛋白(SKP2)丟失時可降低EZH2水平[21]；母體胚胎亮氨酸拉鏈激酶(MELK)催化的S220磷酸化與USP36介導(dǎo)的S222去泛素化相關(guān)，從而減少EZH2的降解[22]。

多種調(diào)控分子可與EZH2相互作用而影響EZH2在細胞中的有效濃度及定位，其中研究較多的是非編碼RNA。lncRNA可作為分子支架結(jié)合EZH2，將EZH2等表觀遺傳酶募集到相應(yīng)的靶基因處，增強EZH2對靶基因的沉默作用。最先發(fā)現(xiàn)的相關(guān)lncRNA是HOTAIR，它可以通過5′端和3′端附近的結(jié)構(gòu)分別結(jié)合PRC2和LSD1/CoREST/REST復(fù)合體，介導(dǎo)他們與靶基因位點結(jié)合，且EZH2的H3K27me3作用也一定程度上依賴于這種RNA介導(dǎo)的效應(yīng)[23]。此外，Chen等[24]發(fā)現(xiàn)lncRNA SNHG1不僅可以增加EZH2的表達量，還可與EZH2分子結(jié)合，作用于下游通路。EZH2的非PRC2依賴功能也受到非編碼RNA調(diào)控，如環(huán)狀RNA circ-LRIG3可與EZH2、STAT3組成三元復(fù)合物，促進EZH2對STAT3的甲基化[25]。

2.3 EZH2在癌癥中的靶基因及信號通路

分子層面上，腫瘤細胞中EZH2的突變和異常表達對多種靶基因及信號通路產(chǎn)生了影響。

染色質(zhì)由富含不同組蛋白標(biāo)記的拓撲結(jié)構(gòu)域(TADS)組織而成，EZH2在腫瘤細胞中能夠使多個染色體結(jié)構(gòu)域整體失活，從而徹底沉默一些抑癌基因[26]。例如在上皮性卵巢癌細胞中，EZH2的過表達沉默了抑癌基因DAB2IP，繼而導(dǎo)致C-Jun的激活[27]；在子宮內(nèi)膜癌中，EZH2被募集到抑癌基因結(jié)腸腺瘤性息肉病基因(APC)的啟動子處，發(fā)揮基因沉默作用[28]。在乳腺癌、前列腺癌、非霍奇金淋巴瘤等腫瘤細胞中，細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(CDKN)也是EZH2的靶基因，CDKN編碼多種腫瘤抑制蛋白如p16 INK4A/p14ARF等，能夠調(diào)節(jié)細胞周期。另外，在乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌等癌癥中，EZH2可以抑制E-cadherin表達，減弱細胞的粘附穩(wěn)定性[29]。EZH2還能沉默DNA損傷修復(fù)途徑的關(guān)鍵基因如XPA基因、RAD51基因等[30-31]。這些重要基因的沉默將導(dǎo)致細胞增殖周期及形態(tài)功能的異常，與癌癥的產(chǎn)生密切相關(guān)。

EZH2在一些經(jīng)典的促癌信號途徑中也發(fā)揮重要作用。例如Wnt/β-catenin通路可以影響多種癌癥的發(fā)生，EZH2的表達增加可促進Wnt的表達，抑制EZH2可減少β-catenin、c-myc等下游靶基因的表達[32-33]。EZH2的丟失、錯義、移碼等失活突變可使其基因沉默作用消失，癌基因異常活化，也會導(dǎo)致腫瘤發(fā)生[34]。如EZH2的缺失使原本在正常造血中被沉默的胞漿支鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶基因(BCAT1)失去抑制，它和致癌的NRAS共同激活了支鏈氨基酸代謝和mTOR信號通路，促進高侵襲性髓系白血病的發(fā)生[35]。此外，EZH2還在NOTCH1、BMP、STAT3等信號通路的激活中發(fā)揮作用。

2.4 EZH2對癌癥生物學(xué)行為的影響

在細胞、組織和個體層面上，EZH2異常會影響癌癥的多種生物學(xué)行為。

首先，EZH2的異常表達能夠促進惡性腫瘤細胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移等惡性行為，與不良預(yù)后相關(guān)。早期研究發(fā)現(xiàn)，增殖活躍的淋巴瘤細胞中EZH2的表達量明顯高于靜止細胞[36]。在乳腺導(dǎo)管原位癌(DCIS)中，EZH2的高表達與患者手術(shù)后升級為浸潤性癌的風(fēng)險呈正相關(guān)，可能是預(yù)測DCIS升級的獨立風(fēng)險因子[37]。在卵巢癌中EZH2的表達水平與患者生存期呈負相關(guān)，而EZH2拮抗物SMARCA4的表達水平與患者生存期呈正相關(guān)[38]。在前列腺癌中，EZH2也已被證實是提示不良預(yù)后的生物標(biāo)志分子[39-40]。

EZH2表達異常還參與了腫瘤細胞的免疫逃逸及化療耐藥。如對彌漫性大B細胞淋巴瘤(DLBCL)細胞使用EZH2抑制劑可以顯著增加MHC-Ⅱ表達，增強腫瘤免疫反應(yīng)[41]；對B細胞淋巴瘤細胞使用EZH2抑制劑EPZ6438和GSK126可以恢復(fù)被沉默的CD58表達，而CD58的沉默是腫瘤細胞免疫逃逸的常見機制[42]。在黑色素瘤等實體腫瘤中，DNA的廣泛甲基化和EZH2的激活可促進PD-L1的高表達及細胞毒性T細胞(CTL)的耗竭，與免疫治療抵抗密切相關(guān)[43]。一系列研究表明，EZH2可介導(dǎo)卵巢癌的順鉑耐藥；在ER+乳腺癌中，EZH2可通過EZH2-ERα-GREB1轉(zhuǎn)錄軸介導(dǎo)他莫昔芬耐藥[44]；在結(jié)直腸癌中，EZH2穩(wěn)定性的提高促進了奧沙利鉑耐藥[45]。

EZH2還可影響癌癥的其他特征及行為。代謝方面，EZH2高表達可增強前列腺癌細胞的有氧糖酵解[46]，在頭頸鱗癌中EZH2可抑制膽固醇的合成代謝[47]。在肺癌和前列腺癌中，EZH2參與了癌細胞的表觀遺傳重編程，使癌細胞表現(xiàn)出系譜可塑性而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N表型，如促使肺腺癌轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)內(nèi)分泌癌[48]。在胰腺的損傷修復(fù)中，EZH2能夠維持胰腺十二指腸同源盒-1(PDX1)陽性祖細胞的增殖潛能，EZH2的缺失在慢性損傷情況下會導(dǎo)致胰腺癌的發(fā)生[49]。

2.5 EZH2與癌癥治療

EZH2已經(jīng)作為癌癥治療的靶標(biāo)受到廣泛關(guān)注，其應(yīng)用現(xiàn)狀也較為可觀。全球第1個獲批上市的EZH2抑制劑Tazemetostat于2020年1月被FDA首先批準(zhǔn)用于罕見上皮樣肉瘤的治療，隨即于2020年6月被批準(zhǔn)用于EZH2突變型或難治性濾泡樣淋巴瘤(FL)，并獲得了較好的效果和耐受性[50-53]，目前正在進行關(guān)于其對DLBLC及惡性胸膜間皮瘤(MPM)等治療效果的廣泛研究[54-56]。

其他針對EZH2的藥物，如DZNep能夠非特異性地抑制H3K27me3、H4K20me3等各種組蛋白甲基化修飾[57]；選擇性EZH2抑制劑如UNC1999、GSK343、GSK126、MS1943等，以及辣椒紅素等天然化合物，在研究中表現(xiàn)出對一些靶向藥物(如吉非替尼等)的增效作用以及對部分腫瘤細胞(如三陰性乳腺癌、AML等)的細胞毒作用[58-61]。

聯(lián)合用藥方面，EZH2抑制劑作為可能的免疫治療增敏藥物之一，目前已經(jīng)開始在尿路上皮癌、淋巴瘤、非小細胞肺癌(NSCLC)等治療中進行與派姆單抗、Atezolizumab聯(lián)合用藥的臨床試驗，效果值得期待[62]。另有研究發(fā)現(xiàn)，EZH2的沉默增加了HR+，CARM1-漿液性卵巢癌細胞對PARP抑制劑的敏感性[63-64]；抑制EZH2使BRG1和EGFR突變型肺癌對TOPOⅡ抑制劑敏感，這為靶向治療聯(lián)合用藥提供了方向[65]。

在轉(zhuǎn)錄或翻譯后水平對EZH2進行調(diào)控的分子如miRNA、lncRNA、相關(guān)修飾酶等，以及在功能上與EZH2相拮抗的分子，如去甲基化酶KDM6A等，也都是潛在的治療靶點。還有能夠影響EZH2功能的組蛋白去乙?；?HDAC)抑制劑、CDK抑制劑等，也顯示出抑癌作用。

3 小結(jié)與展望

EZH2對癌癥發(fā)生發(fā)展的影響多樣且復(fù)雜，其作為治療靶點也逐漸體現(xiàn)出重要意義，但EZH2的調(diào)控機制還有待進一步明確，EZH2抑制劑的致癌副作用和聯(lián)合用藥策略也值得探究。未來關(guān)于EZH2的研究勢必需要與日益興起的組學(xué)研究相結(jié)合，如基因組學(xué)、表觀遺傳組學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等。只有通過大規(guī)模的數(shù)據(jù)信息整合才能描繪出系統(tǒng)的EZH2調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，在每個個體中確定EZH2的具體作用方向，鎖定特異的調(diào)節(jié)分子，才能發(fā)揮EZH2在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中的價值。