侯欣然，厚靜雅，張亞茹，李海麗

山東第一醫(yī)科大學(山東省醫(yī)學科學院)臨床與基礎醫(yī)學院(基礎醫(yī)學研究所)，山東 濟南 250000

膠質瘤(glioma)具有高度侵襲性和破壞性,是成人中樞神經系統(tǒng)中最常見的原發(fā)性腦腫瘤。膠質瘤患者的生存期短,預后差,且很難從手術和放、化療等傳統(tǒng)治療中獲益。因此臨床迫切需探索新的治療靶點和診療方法。

1 FOXM1的概述

FOXM1(forkhead box protein M1)是FOX(forkhead box)轉錄因子家族的重要成員。人類FOXM1基因含有10個外顯子,外顯子Va(A1)和VIIa(A2)的交替拼接可產生4個不同的異構體:FOXM1a、FOXM1b、FOXM1c和FOXM1d。在細胞核中,具有轉錄活性的FOXM1b和FOXM1c能以特異性的方式直接調控靶基因的表達[1]。目前在臨床膠質瘤樣本中僅發(fā)現(xiàn)FOXM1b的表達上調[2]。

2 FOXM1調控細胞周期的進程

DREAM(DP,RB-like,E2F4 and MuvB)復合物是由MuvB核心復合體(MuvB core complex)、E2F4-5/DP和p107(RBL1基因編碼)或p130(RBL2基因編碼)蛋白組成的轉錄抑制復合體,主要功能是維持細胞周期靜息期(G0)及G1/S期的穩(wěn)定。對160例腦瘤的分子表達譜進行預測的研究顯示,缺失DREAM復合物調控的腦瘤更容易發(fā)生轉移,同時檢測到DREAM復合物下游分子FOXM1和Myb相關蛋白b(B-Myb/Mybl2)的高表達[3]。因此,FOXM1的表達高低常作為臨床上腦瘤預后不良的分子標志物。作為DREAM復合物下游的靶分子,FOXM1可以激活與細胞周期相關的因子,促進細胞周期G1/S期和G2/M期的轉換。根據文獻報道,FOXM1可與MuvB復合體相互結合,促進含有RING結構的E3泛素蛋白連接酶RNF26的表達。RNF26是一個位于內質網的跨膜蛋白,其上調可降解G1期細胞周期停滯的細胞周期依賴性激酶(cyclin dependent kinase,CDK)抑制劑p57的表達,促進了細胞周期從G1期到S期的過程[4]。p21/FOXM1/cyclin B1軸的激活也是有絲分裂調控網絡的一個重要組成部分。在膠質瘤中,抑制p21/FOXM1/cyclin B1信號軸的激活導致膠質瘤細胞U87和U251發(fā)生細胞周期G2/M的停滯,進而誘導線粒體依賴的凋亡發(fā)生。因此,通過干預FOXM1參與的細胞周期相關通路可以為臨床膠質瘤的治療提供新的科學思路。FOXM1除通過調控細胞周期蛋白參與腫瘤的增殖過程外,還可通過多種方式參與調控腫瘤細胞侵襲轉移及腫瘤干細胞的激活過程。Ki-67是一個突出的癌標志物,可作為判定膠質瘤的良惡性的主要靶標。FOXM1可通過與MuvB核心復合物結合,參與調節(jié)編碼Ki-67的MKI67基因的表達。FOXM1與MKI67/Ki-67的CHR元件結合,促使復合體LIN54/MuvB調控MKI67/Ki-67的轉錄激活,導致腫瘤細胞發(fā)生G2/M的迅速啟動,最終加快腫瘤細胞的侵襲轉移過程[5]。異黏蛋白(metadherin,MTDH)基因,也稱星形膠質細胞上調基因-1(astrocyte elevated gene-1,AEG-1)。通過siRNA技術敲低MTDH的表達,可有效抑制FOXM1和Mybl2的表達,最終影響神經膠質瘤細胞的增殖過程[6]。特定RNA或相關蛋白質分子還可以通過激活FOXM1的轉錄功能影響膠質瘤的發(fā)生發(fā)展。LncRNA MYCNOS可以通過內源性海綿吸附機制調控miR-216b/FOXM1信號軸的激活,進而導致FOXM1在多形性膠質母細胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)的高表達,最終促進GBM細胞的惡性增殖[7]。在神經膠質瘤干細胞(glioma stem cells,GSCs)中,核基質相關蛋白SATB2可通過與FOXM1基因位點的DNA的附著區(qū)(matrix attachment regions,MARs)序列結合,并將組蛋白乙酰轉移酶CBP募集到MAR中激活FOXM1表達,進而促進GSC的增殖[8]。因此,FOXM1可直接或間接調控細胞周期之間的轉換并啟動其自身的轉錄功能,最終調控腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移等過程。

3 FOXM1調控Wnt/β-catenin通路的激活

Wnt/β-catenin通路可以調節(jié)神經干/祖細胞的自我更新和分化,因此該信號通路的激活在膠質瘤的發(fā)生過程中具有重要作用[9]。FOXM1是Wnt/β-catenin信號通路的下游因子。在膠質瘤中,FOXM1可直接與β-catenin結合增強β-catenin的核定位和轉錄活性,最終激活Wnt/β-catenin信號通路的促瘤作用[10]。Mybl2與FOXM1相互作用也可激活Wnt/β-catenin信號通路,加速腫瘤的增殖和轉移[11]。泛素化修飾在維持FOXM1穩(wěn)定調控Wnt/β-catenin通路的過程中具有關鍵作用。在腫瘤細胞中,FOXM1會結合多種E3泛素連接酶促進自身的泛素化和降解。然而,FOXM1的上游調控因子或其自身如何調控去泛素化途徑進而穩(wěn)定表達尚不清楚。去泛素化酶USP28可通過調控FOXM1的去泛素化,穩(wěn)定其在腫瘤細胞中的表達,同時增加β-catenin的核轉運,進而促進FOXM1與β-catenin結合增強及β-catenin核定位和下游靶基因表達[12]。目前在膠質瘤中USP28是否也具有類似的功能尚未研究報道。因此FOXM1/Wnt/β-catenin 信號通路的激活是神經膠質瘤形成的必要條件,但FOXM1的穩(wěn)定表達機制仍需要更多的證據證實。

4 Akt-FOXM1通路對膠質瘤的調控作用

蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)信號通路可調控膠質瘤的血管生成、遷移和侵襲等多種生物學功能[13]。有研究證實,Wnt通路的負調節(jié)因子dickkopf相關蛋白1(dickkopf-related protein 1,DKK1)通過與Ⅱ型跨膜蛋白細胞骨架關聯(lián)蛋白4(cytoskeleton-associated protein 4,CKAP4)結合激活Akt-FOXM1信號通路,促進GBM的血管生成[14]。FOXM1還可以通過與DKK1基因的5’- 翻譯區(qū)域結合調控DKK1的表達。因此,FOXM1誘導DKK1表達獨立于Wnt信號通路,即DKK1和FOXM1通過Akt通路的正反饋激活促進癌細胞的增殖[15]。叉頭框蛋白O(forkhead box protein O,FOXO)是FOXM1的負調節(jié)因子,磷酸化的Akt會通過抑制FOXO的表達調控FOXM1的表達[16]。FOXM1和Mybl2在GBM細胞中保持著一致的表達趨勢。Akt的抑制劑不僅會抑制Akt的磷酸化,還能降低FOXM1和Mybl2的表達。因此,Mybl2是Akt-FOXM1通路的下游分子。Mybl2通過調控cyclin B和cyclin D影響膠質瘤細胞周期的進展和上皮-間充質轉化過程[17]。

5 FOXM1的穩(wěn)定依賴于p53通路

腫瘤抑制基因產物p53是一個非常重要的轉錄因子,具有調控細胞周期、促進腫瘤干細胞分化、激活DNA損傷修復和抑制癌基因激活等功能[18]。對大量腫瘤患者的病理分析發(fā)現(xiàn),約半數的腫瘤樣本都會發(fā)生p53的缺失或突變,其中包括腦膠質瘤[19]。在腫瘤中FOXM1受到p53的負調控。研究表明,FOXM1是p53通路調控G2/M階段的重要因子,當DNA發(fā)生損傷時,p53通過抑制FOXM1的表達維持G2/M期的阻滯[20]。當p53信號通路的失活時,會促進FOXM1/miR-335-3p/Fmr1信號軸的激活,導致神經干細胞的自我更新[21]。然而突變p53會影響野生型p53通路對FOXM1的轉錄和翻譯后修飾功能。叉頭盒蛋白的“O”亞家族成員FOXO3對FOXM1的負調節(jié)作用就依賴于p53突變獲得的新功能[22]。非編碼RNA LINC00857可以結合到FOXM1的去泛素化酶卵巢腫瘤相關蛋白B1(ovarian tumor-related ubiquitin aldehyde binding 1,OTUB1)的序列上,作為蛋白質支架增強FOXM1和OTUB1之間的相互作用,通過泛素-蛋白酶體途徑抑制FOXM1的降解[23]。最新的研究表明,在突變p53的驅使下,野生型p53可通過降低對E2F的抑制作用,間接的釋放其對FOXM1的抑制[24]。

6 問題與展望

膠質瘤具有高度侵襲性,是最具破壞力和致命的腫瘤之一。由于FOXM1的異常表達與膠質瘤的高發(fā)病率息息相關,故FOXM1與膠質瘤發(fā)生發(fā)展之間的關系非常密切。在膠質瘤中,Mybl2一直伴隨FOXM1參與多條信號網絡的調控[6]。雖然FOXM1已被證實促進多種腫瘤的增殖和侵襲(如子宮內膜癌[25]),但對其協(xié)同分子(如Mybl2)共同介導的腫瘤發(fā)生發(fā)展過程的相關研究還很欠缺,其具體作用機制還需進一步闡明,以期為膠質瘤的個性化治療提供全面的理論評估。