周 潔, 華蕓豪, 王曉美, ??∑?/p>
吉林大學第一醫(yī)院 a.感染病與病原生物學中心 肝膽胰內科, b.感染控制科, 長春 130021
原發(fā)性肝癌是全球第六大常見癌癥,也是癌癥相關死亡的第三大原因。其中,肝細胞癌(HCC)占原發(fā)性肝癌的75%~85%,易復發(fā)轉移,預后差,是一項全球重大健康問題[1]。
轉錄因子陰陽1(Yin Yang 1,YY1)是一種進化相對保守的鋅指蛋白,屬于GLI-Kruppel家族[2]。“Yin-陰”表示抑制,“Yang-陽”表示激活。其作為一種雙向功能轉錄因子,既能發(fā)揮抑制基因表達的作用,也可發(fā)揮促進基因表達的作用[3]。YY1參與多種細胞生理過程包括細胞分化、自噬、凋亡、增殖和DNA修復等[4]。YY1調控基因轉錄的雙重功能是由于其N端存在一個激活域,C端存在一個抑制域[5]。YY1已被證實在許多腫瘤中發(fā)揮重要作用。例如,YY1在胰腺導管腺癌中發(fā)揮抑癌作用[6],而在三陰性乳腺癌中促進腫瘤進展[7]。雖然個別報道[8-9]顯示YY1在HCC癌組織中的表達低于癌旁組織,并抑制HCC進展,但越來越多的證據(jù)[10-13]表明YY1在HCC中表達上調,并通過調節(jié)HCC的癌癥特征參與HCC的發(fā)生發(fā)展,包括維持增殖信號、抵抗細胞凋亡、激活侵襲和轉移以及誘導腫瘤內血管生成等。此外,YY1高表達水平還與HCC的化療、免疫治療耐藥性和不良預后密切相關。
p53作為一種公認的抑癌基因,參與細胞周期、細胞凋亡、細胞衰老、DNA修復等多種細胞功能的調節(jié)。p53缺失促進HCC的發(fā)生[14]。YY1是p53的重要負調控因子。YY1通過抑制p53與p300的相互作用,從而抑制p53的轉錄活性,同時也阻斷了p300介導的p53乙?;?。此外,YY1通過增強Mdm2(一種致癌泛素連接酶)與p53的相互作用,提高Mdm2介導的p53泛素化??傊?,YY1通過調控p53的轉錄活性、乙?;?、泛素化和穩(wěn)定性以減少p53蛋白總量[15]。Raf-1激酶抑制蛋白(raf-1 kinase inhibitor protein,RKIP)具有抑制MAPK通路和NF-κB通路的致癌活性的作用,而YY1可減少RKIP的轉錄,進而促進HCC的發(fā)生[16](圖1)。CCAAT/增強子結合蛋白α(CCAAT/enhancer-binding protein alpha,CEBPA)是誘導肝細胞分化的重要轉錄因子。研究[13]表明,YY1可通過下調CEBPA的表達,抑制正常肝細胞的分化,并促進肝細胞發(fā)生癌變。
HCC進展的一個共同特征是逃避增殖控制。YY1通過轉錄激活或轉錄抑制調控某些基因的表達,進而增強癌細胞的增殖能力。YY1是網(wǎng)鈣結合蛋白2(reticulocalbin-2,RCN2)的上游轉錄因子,促進RCN2的表達[17]。而既往研究[18]表明,
圖1 YY1促進HCC發(fā)生Figure 1 YY1 promotes HCC occurrence
RCN2通過上皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)-細胞外調節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)通路促進HCC增殖,據(jù)此推測YY1通過調控RCN2的表達促進HCC細胞增殖。近年研究[12]發(fā)現(xiàn),miR-34a-5p的過表達抑制肝癌細胞的增殖、遷移和侵襲,而YY1可通過抑制MYCT1(MYC target 1)轉錄,逆轉miR-34a-5p對肝癌細胞增殖、遷移和侵襲的影響。此外,YY1還可介導Opa相互作用蛋白5-反義RNA1(Opa-interacting protein 5 antisense RNA 1,OIP5-AS1),通過Wnt途徑促進HCC細胞增殖[19](圖2)。
圖2 YY1促進HCC細胞增殖Figure 2 YY1 promotes HCC cells proliferation
YY1缺失可抑制HCC細胞生長,并伴有明顯的形態(tài)學改變[13]。在體外實驗[11]中,下調SNU-387細胞系中YY1的表達水平后,細胞集落形成能力下降。在體內實驗[11]中,LINC00668的下調明顯抑制了HCC的生長,然而,YY1過表達恢復了LINC00668沉默對HCC的影響,使肝腫瘤體積和重量明顯增加。由此推測,YY1可加速細胞增殖,促進HCC細胞生長。
YY1對細胞周期具有異常調控作用,可能參與調節(jié)細胞周期過渡的檢查點功能。過表達的YY1誘導DNA合成,驅動G0/G1細胞進入S期[20]。除了細胞周期調節(jié)外,腫瘤細胞可通過逃避細胞衰老,維持增殖信號。CDKN2A是與細胞衰老相關的抑癌基因之一,其編碼的p16-INK4a(一種細胞周期依賴性蛋白激酶抑制因子)在細胞周期進展、細胞分化、細胞衰老和細胞凋亡中起關鍵作用[2]。YY1通過抑制p16-INK4a的轉錄,導致腫瘤細胞逃避衰老[21]。YY1還通過促進DNA修復,介導腫瘤細胞逃避DNA損傷誘導的衰老[2]??傊鲜鲅芯匡@示出YY1在促進HCC細胞增殖中具有突出作用。
細胞凋亡是一種基因程序性細胞死亡,是機體的一種自我保護機制,用以清除不需要的細胞或異常的細胞,屬于細胞的自殺行為。細胞凋亡機制高度保守并受嚴格調控。而腫瘤細胞有別于正常細胞,即使在DNA損傷和致癌基因激活后仍然能夠逃逸凋亡。細胞凋亡的失敗與腫瘤的發(fā)展和腫瘤對治療藥物的抵抗密切相關。YY1可通過打破凋亡-抗凋亡平衡,保護腫瘤細胞存活,并通過激活自噬,幫助腫瘤細胞抵抗死亡[2]。
在HCC發(fā)展過程中,NF-κB激活是一個常見的早期事件。NF-κB是細胞存活的主要調控因子。YY1過表達有助于HCC中NF-κB的激活。YY1可通過NF-κB信號通路誘導細胞凋亡抵抗,促進HCC的生長[22]。RKIP可促進藥物誘導的細胞凋亡[23],而YY1可減少RKIP的轉錄進而抑制細胞凋亡[16]。腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand,TRAIL)是一種死亡配體,能夠誘導HCC細胞發(fā)生凋亡[24]。TRAIL通過與死亡受體TRAIL-R1(也稱為DR4)和TRAIL-R2(也稱為DR5)結合,誘導腫瘤細胞凋亡[25]。研究[25]顯示,YY1可與TRAIL-R2(DR5)的啟動子直接結合,并降低TRAIL-R2(DR5)啟動子的活性。抑制YY1將上調TRAIL-R2(DR5)的表達,進而使腫瘤細胞對TRAIL誘導的凋亡敏感。由此表明,YY1可抑制TRAIL誘導的細胞凋亡(圖3)。
圖3 YY1抑制HCC細胞凋亡Figure 3 YY1 inhibits apoptosis of HCC cells
眾所周知,腫瘤細胞可發(fā)生惡性轉化,改變其特征,出現(xiàn)上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),并轉移至其他組織[26]。惡性轉化細胞獲得了一種運動侵襲表型,使其能夠通過血液或淋巴擴散。EMT在腫瘤進展中起著關鍵作用[27],其與侵襲性的獲得有關,是轉移的第一個關鍵限制步驟[2]。EMT是上皮細胞失去細胞極性和細胞間黏附成為遷移性間充質干細胞的過程。與正常細胞相比,間充質干細胞具有更強的遷移能力、侵襲性和更高的抗凋亡能力[28]。EMT激活后,E-cadherin的表達被抑制,導致上皮細胞典型的多邊形、鵝卵石狀形態(tài)喪失。細胞獲得梭形間充質細胞形態(tài),并表達與間充質細胞狀態(tài)相關的標志物,特別是N-cadherin和Vimentin[29]。YY1表達升高有助于細胞發(fā)生EMT,增加癌細胞轉移的潛能。在HCC中,YY1和p65、p300形成YY1/p65/p300復合物,與QKI(Quaking,一種RNA結合蛋白)的超級增強子和啟動子結合,導致QKI的異常激活。異常激活的QKI可導致EMT的發(fā)生和腫瘤的轉移[27]。據(jù)報道[2],YY1還可通過抑制核內不均一核糖核蛋白M(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein M,hnRNPM)的轉錄,調節(jié)EMT的關鍵激活因子Twist相關蛋白1,從而誘導EMT的發(fā)生。此外,YY1可與Snail的3′增強子區(qū)域直接結合,誘導Snail的表達[30]。過表達的Snail通過直接下調上皮標志物E-cadherin[31]和Claudin[32],上調間充質標志物Vimentin[33]、N-cadherin[34]和fibronectin[35],導致細胞發(fā)生EMT,使癌細胞獲得間充質細胞的侵襲和遷移特性。上述研究清楚地表明,YY1可通過調控QKI、hnRNPM、Snail等基因,促進EMT的發(fā)生(圖4)。
腫瘤細胞由于增殖速度加快,往往處于缺氧和營養(yǎng)不良的微環(huán)境,尤其是位于實體腫瘤中心的腫瘤細胞。為了適應這種微環(huán)境,腫瘤細胞改變代謝途徑,誘導異常腫瘤血管生成,以滿足自身對氧和營養(yǎng)物質的需求。血管生成是由血管生成因子如血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血管生成素-1、成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor 2,F(xiàn)GF2)和血小板源性生長因子B(platelet-derived growth factor B,PDGFB)等刺激產(chǎn)生的內在過程[36]。VEGF是用于檢測腫瘤組織血管生成最為重要的因子之一。在HCC中,YY1通過結合VEGFA的啟動子,促進VEGFA的轉錄活性。HCC細胞分泌的VEGFA在體外促進血管內皮細胞的管狀形成、細胞遷移和侵襲,在體內促進腫瘤生長和血管生成[10]。YY1 還可調控低氧誘導因子-1α(Hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α),增加血管生成。HIF-1α的表達與急性缺氧反應有關,YY1可在低氧的條件下增加HIF-1α的穩(wěn)定性,從而使HIF-1α積累增多,而HIF-1β在常氧和缺氧條件下均有表達[37]。HIF-1α和HIF-1β組成的HIF-1復合物激活促進血管生成的基因,如VEGF、FGF2和PDGFB等[2]。通過體外血管生成實驗觀察到,沉默YY1可降低血管密度。在體內實驗中,沉默YY1可減少體內新生血管形成[38]。此外,YY1作為DNA結合蛋白果蠅Eph激酶(drosophila Eph kinase, DEK)轉錄的正調控因子,促進DEK表達[39],而DEK上調可增強VEGF的表達,刺激新生血管形成[40]。總之,現(xiàn)有證據(jù)表明,YY1對腫瘤血管生成的調控涉及一個復雜的多途徑機制,該機制基于血管生成基因的直接和間接激活(圖5)。
大多數(shù)HCC對常規(guī)化療藥物耐藥。細胞毒性藥物如阿霉素或順鉑對HCC治療通常無明顯效果[41]。近年來,YY1被報道可通過調控下游基因的表達影響癌細胞對化療藥物的敏感性和耐藥性。例如,有報道[42]稱,組蛋白去乙?;敢种苿?histone deacetylase inhibitor,HDACi)可誘導HCC細胞凋亡并抑制細胞增殖,而YY1可降低體外HCC細胞對HDACi的敏感性。在HDACi治療下,YY1過表達可顯著促進HEPG2細胞增殖并抑制細胞凋亡,從而減弱HDACi對HCC的抑制作用。因此,YY1與HCC對化療藥物的敏感性和耐藥性有關。
當前,免疫治療在實體腫瘤治療領域快速發(fā)展,使得其在HCC方面的應用得到越來越多的關注。程序性死亡受體-1(programmed death 1,PD-1)是T淋巴細胞表面的免疫抑制蛋白。PD-1配體(PD-L1)與PD-1結合,抑制慢性炎癥、感染或癌癥中的T淋巴細胞活性,促進T淋巴細胞凋亡[43]。免疫誘導的腫瘤細胞PD-L1表達被認為是腫瘤細胞應對免疫挑戰(zhàn)的適應性抵抗機制[44]。PD-L1的表達水平可能與細胞毒性T淋巴細胞介導的抗腫瘤免疫治療的反應不良相關[45]。YY1可通過多種途徑影響PD-L1的表達。YY1作為p53的負調控因子,抑制p53的激活[15],而p53可通過miR-34a負調控PD-L1的表達[46]。YY1還可能通過激活IL-6和信號傳導轉錄激活因子3轉錄而導致PD-L1的上調[45]??傊?,YY1正調控PD-L1的表達,從而在免疫耐藥中發(fā)揮作用。
圖4 YY1促進HCC侵襲和遷移Figure 4 Fig 4 YY1 promotes HCC invasion and migration
圖5 YY1促進HCC血管生成Figure 5 YY1 promotes HCC angiogenesis
因此,YY1抑制劑和抗腫瘤藥物的聯(lián)合治療,可能會逆轉化療、免疫治療的耐藥性,成為針對HCC治療的一種選擇。
目前,由于HCC患者起病早期無明顯臨床癥狀,絕大部分患者發(fā)現(xiàn)時已進展至HCC中晚期,失去了最佳治療時機,導致HCC患者生存期短、預后差。據(jù)報道[47],YY1高表達與較高的AJCC分期和小血管浸潤程度顯著相關。相較于腫瘤體積分期為T1、T2的患者,T3、T4期患者呈更高的YY1表達水平。腫瘤分期越晚(Ⅲ+Ⅳ)、組織學分化越差(Ⅲ+Ⅳ)的患者中 YY1 表達顯著增加[48]。同時,相較于YY1表達水平低的患者,YY1表達水平高的患者中位生存期較短[47-48]。另有報道[22]顯示,YY1在HCC中表達上調,并與HCC晚期患者的生存率低相關。Han等[27]通過分析YY1在正常肝、癌旁非癌肝組織和HCC組織中的表達,也獲得了一致的結果,YY1在生存時間較短的HCC患者中呈高表達,并且YY1表達水平與HCC患者臨床分期、病理分級呈正相關。YY1高表達提示腫瘤病情惡化,預后不良。
綜上所述,雖然大量證據(jù)支持YY1促進HCC發(fā)生發(fā)展,但仍有少量報告顯示YY1抑制HCC進展,故其在HCC中的作用仍然存在爭議。YY1對HCC的調控機制是多途徑的過程。YY1具有雙向調節(jié)功能,其在HCC發(fā)生發(fā)展中的整體調控功能可能依賴于組織環(huán)境以及相互作用因子。在不同病因的HCC患者中,不同的細胞環(huán)境導致YY1與不同的蛋白質發(fā)生優(yōu)先相互作用,從而產(chǎn)生不同的調控功能。YY1在HCC中的作用機制尚不完全清楚。因此,進一步深入研究YY1的結構、功能及其與其他蛋白質的相互作用,不僅有助于理解YY1在HCC中的作用,而且有助于為HCC的治療和藥物靶點的研發(fā)提供新思路。
利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。
作者貢獻聲明:周潔負責資料搜集,資料分析與總結,撰寫論文;華蕓豪參與搜集資料,修改論文;王曉美負責擬定寫作思路,指導撰寫文章;??∑尕撠熣撐膶懽鞣较蛟O計并最后定稿。