細胞周期蛋白G1、G2與惡性腫瘤的研究進展

葉星星，蔡志毅，劉池波

（1.溫州醫學院，浙江 溫州 325000；2.臺州市立醫院 耳鼻咽喉科，浙江 臺州 318000；3.臺州市立醫院 檢驗科，浙江 臺州 318000)

腫瘤的形成是細胞增殖、凋亡和分化異常的結果。基于細胞分子生物學的現代醫學研究表明細胞周期與細胞癌變已不是兩個獨立的事件，腫瘤是一種細胞周期紊亂性疾病。細胞周期蛋白目前分Cyclin A、B、C、D、E、F、G、H、I、K十大類。除Cyclin G以外，細胞周期蛋白多數通過在細胞周期時相性地合成與降解，調節對其依賴的蛋白激酶（CDK）活性，從而調控細胞周期進程。細胞周期人為分為DNA合成前期（G1期）、DNA合成期(S期)、DNA合成后期（G2期）和分裂期（M期）。哺乳動物細胞的細胞周期蛋白分別在細胞周期的不同時期時相性的合成與降解，對細胞周期蛋白依賴的蛋白激酶（CDK）活性進行調節，從而調控細胞周期進程。在細胞周期中，G/S期調控點極為重要，因為其關系到整個細胞周期的正常運行。細胞周期蛋白Cyclin G就參與了G/S期調控?，F就Cyclin G1、Cyclin G2的作用機制以及在某些惡性腫瘤中的研究概述如下。

1 Cyclin G1、G2的特征及其作用

人的Cyclin G1基因是由Horne等[1]于1996年發現的，定位于染色體5q-32-q34區域，有6個外顯子，其cDNA長3.17 kb。Cyclin G1蛋白在細胞周期中持續表達并且主要定位于細胞核，在細胞周期各時相表達水平基本一致,較為穩定。Cyclin G2是Horne等[1]人在研究Cyclin G1時發現的一個同源基因，為與Cyclin G1相區別，命名為Cyclin G2。Cyclin G2蛋白主要定位在細胞質中，其表達水平在細胞周期中顯波動性，在S期中期達高峰。Cyclin G2在小腦中的表達最強，在胸腺、脾、前列腺和腎等組織中表達較高，在骨骼肌中表達水平很低。

2 Cyclin G1、Cyclin G2參與細胞周期調控的分子機制

2.1 Cyclin G1與P53通路、PRb通路及PP2A的關系

1995年Zanberman等[2]在大鼠基因組中研究P53結合點時發現Cyclin G1有兩個P53結合全位點，一個位于第一個內含子，另一個在轉錄起始點的上游。因此，Cyclin G1與P53有著密切關系。Cyclin G1是P53轉錄靶基因，當DNA損傷時，P53被激活，Cyclin G1表達上調，從而抑制細胞增殖。另外，Cyclin G1又可在P53缺失的情況下，被一些轉化生長因子（TGF-B、BMP-4、P63、P73等）誘導激活，提示Cyclin G1有P53非依賴性途徑。至今，尚未明確與Cyclin G1有密切關系的CDK，只是發現其與PRb、GAK、Cdk5、PP2A的B’亞單位和C亞單位之間有相互作用。Mdm2是種E3泛素連接酶，P53的表達下調可通過Mdm2完成的[3]，被認為是P53的負反饋調節基因。Okmoto等[4]研究發現Cyclin G1可利用PP2A使Mdm2去磷酸化，進一步調節P53和調節細胞生長。若Mdm2在S166處去磷酸化，Mdm2則定位于胞質，從而使核中的P53蛋白免于被Mdm2降解，而Mdm2在T216處去磷酸化則導致P53蛋白的降解。綜上所述，Cyclin G1可依賴于P53途徑或不依賴于P53途徑（PRb通路、PP2A通路等）發揮調節細胞生長的作用，至于它們之間更詳細的相互作用機制還要做深入的研究。

2.2 Cyclin G2與PP2A、PI3K-PKB通路、FoxO TF、Hoxa-10的關系 Cyclin G不同于傳統的細胞周期蛋白，它在細胞有絲分裂G0期水平升高，當細胞進入S期表達水平即下降，目前認為它具有阻止細胞周期進行的作用。Cyclin G2表現為P53非依賴性，那么Cyclin G2是通過何種機制來抑制細胞生長呢？PP2A是一個高度保守的絲氨酸/蘇氨酸磷酸，其主要功能是阻止未成熟細胞進入分裂期。Cyclin G2可與PP2A結合，所形成的復合物通過PP2A靶位或亞基的特異性改變使G1期阻滯和抑制細胞生長[5]。經典的PI3K（磷酸肌醇-3-激酶）是由P85調節亞單位和P110催化亞單位組成的異源二聚體。在生長因子的刺激下，PI3K-PKB通路激活，并導致細胞多種變化。在哺乳動物中，PI3K-PKB通路激活導致FoxO TF的磷酸化及活性喪失；PKB失活時，FoxO TF去磷酸化，定位于細胞核并且具有激活轉錄功能。FoxO TF激活可上調多種基因的表達，如CDK抑制劑P27，RB相關蛋白P130，凋亡基因FasL、Bim以及調節G2/M期的蛋白Cyclin D。許多研究發現Cyclin G2是細胞周期中普遍存在的調節因子，它可阻止G1/S期轉變[5]。Martinez-Gac等[6]研究發現PI3K可通過抑制FoxO TF活性來減少Cyclin G2 mRNA及其蛋白含量，最終導致細胞周期的阻滯。Hoxa-10與細胞周期的調節有關，Yue等[7]發現在Hoxa-10突變的子宮組織中Cyclin G2的表達水平異常升高，提示Cyclin G的表達是Hoxa-10的下游事件之一。另外Horne等[8]已證實一些生長抑制因子，如轉化生長因子TGF-B1可誘導Cyclin G2的表達。

3 Cyclin G1、Cyclin G2在惡性腫瘤中的研究概況

Cyclin G1在多種惡性腫瘤中存在過度表達，如星形細胞瘤、黑色素瘤、食管癌、肺癌、乳腺癌、宮頸癌、卵巢癌、前列腺癌、結腸癌及肝癌等，被認為是癌基因，另一方面它又參與DNA損傷時G2/M期阻滯及腫瘤誘導凋亡故又被認為具有抑癌功能。Liang等[9]研究發現宮頸上皮內瘤變組織（CIN）和宮頸癌組織（SCC）中，Cyclin G1蛋白的陽性率和表達強度均高于宮頸正常上皮組織，推斷高危型HPV感染的CIN和SCC發生中，Cyclin G1可能發揮了重要作用。Galanis等[10]于2008年研究了Rexin-G與胰腺癌的關系，Rexin-G是由莫洛尼鼠白血病病毒（MoMLV）家族中提取出來的非復制性逆轉錄病毒載體。MoMLV編碼人類突變型的Cyclin G1，導致Cyclin G1-CDK結合區部位的缺失，阻止了Cyclin G1蛋白活性達到抑制胰腺癌細胞增殖的目的。向胰腺癌肝轉移的裸鼠模型靜脈注射Rexin-G同樣也起抗腫瘤作用。Gramantieri等[11]于2007年應用siRAN微陣列技術及實時定量PCR技術等發現miR-122a表達下調出現于所有肝癌細胞中，并且miR-122a調節Cyclin G1表達，兩者存在負相關性。肝癌細胞中miR-122a增加導致Cyclin G1基因不穩定，Cyclin G1減低可明顯減少肝癌發生率和阻止細胞進入S期。Seo等[12]于2006年發現Cyclin G1通過轉錄激活Cyclin B1克服輻射誘導產生的細胞周期G2期阻滯增加細胞死亡。Cyclin G1含量豐富的肺癌細胞放療后死亡率增加提示Cyclin G1增加放療中DNA破壞的敏感性。我國學者[13]在體外培養條件下研究卵巢激素誘導小鼠子宮內膜上皮細胞Cyclin G1的表達及細胞增殖和細胞周期進程的變化，以探討孕激素依賴的細胞周期調控因子Cyclin G1對子宮內膜上皮細胞增殖的負調控作用。結果提示，孕激素依賴的Cyclin G1可能通過阻滯細胞周期進程來參與孕激素對子宮內膜上皮細胞增殖的負調控作用。

Cyclin G2不同于其他傳統的細胞周期素，目前認為它具有阻止細胞周期進行的作用，Cyclin G2在多種發生凋亡的細胞里有高表達，在抗原誘導細胞周期阻滯和凋亡期間表達上調，而在增殖的細胞中表達減少。在許多組織中，Cyclin G1和Cyclin G2基因表達并不同步，說明兩者的功能不能相互替代。我國學者崔曉峰等[14]應用RTPCR法研究了Cyclin G2基因在喉鱗狀細胞癌中的表達，結果示喉癌組織中Cyclin G2 mRNA表達的強度明顯低于正常喉黏膜和聲帶息肉組織，差異有統計學意義（P<0.01）。Cyclin G2的表達在正常喉黏膜和聲帶息肉組織之間的差異無統計學意義。Ito等[15]發現正常甲狀腺濾泡組織中Cyclin G2的表達水平明顯高于甲狀腺腺瘤、乳頭狀癌及微小癌；甲狀腺腺瘤中Cyclin G2水平亦高于腺癌，提示Cyclin G2的表達缺乏是參與甲狀腺乳頭狀癌發生發展的重要因素之一。Kim等[16]研究了Cyclin G2在人類口腔癌中表達情況。結果示：①免疫組化結果表明口腔癌組織、病變口腔黏膜上皮組織中細胞核內Cyclin G2的陽性率（11.1%、69.1%）明顯低于正常正?？谇火つそM織（100%）（P<0.01）。有趣的是，在去除了核內Cyclin G2表達的112例口腔癌組織中，有58例（占52%）表現Cyclin G2的細胞質內表達，54例（占48%）表現Cyclin G2表達缺失。提示Cyclin G2由核內向胞質的移位表達及表達量的下調在口腔癌的發生發展中扮演了重要的角色。②將Cyclin G2基因轉染到SCC15細胞后發現高表達的Cyclin G2可以明顯抑制細胞增殖和細胞群形成，伴隨G1期細胞數明顯增加和S期細胞數的減少。③在正?？谇唤腔毎型ㄟ^RNA干擾（RNAi）使Cyclin G2基因沉默導致它的表達下降可以促進細胞增殖，伴隨著S期和G2期細胞的增加。Cellai等[17]發現在WEB-2170所介導的人類急性髓系白血病細胞（NN4）壞死或凋亡中，Cyclin G2蛋白呈現高表達。 Li等[18]研究發現在人類乳腺癌細胞中，Cyclin G2基因在抗HER2抗體所介導的細胞信號轉導過程中呈高表達，在HER2介導的細胞信號轉導過程中呈低表達，提示Cyclin G2具有抑制乳腺癌細胞增殖的作用。Yue等[7]發現圍著床期小鼠宮頸中Cyclin G2具有促進凋亡與終末分化的作用。在宮頸Hela細胞中，Cyclin G2亦有抑制細胞增殖的作用[19]。Choi等[20]利用免疫組化法檢測110例胃癌石蠟切片組織中Cyclin G2的表達率為77.6%，其與胃癌的組織分化程度、臨床分級、有無淋巴結轉移及周圍浸潤程度呈負相關。說明Cyclin G2的表達不僅與胃癌發生有關，而且在胃癌演進中也發揮重要作用，影響患者預后。

4 展望

細胞周期調控是當前細胞生物學和分子生物學研究的熱門課題。細胞周期受到多種直接或間接的調節因子的調控，隨著科學研究的進展，發現越來越多的調節因子參與細胞周期調控。細胞周期蛋白G1、G2（Cyclin G1、Cyclin G2）是細胞周期蛋白中發現較晚的新成員，已發現它們在多種人類惡性腫瘤中有異常表達。目前初步認為Cyclin G1具有促進細胞增殖兼促進細胞凋亡的功能，Cyclin G2具有抑制細胞增殖的作用，但是它們更詳細的功能及作用機制有待于更深入的研究?；诩毎肿由飳W的現代醫學研究表明細胞周期與細胞癌變已不是兩個獨立的事件，腫瘤是一種細胞周期紊亂性疾病。因此，開展針對細胞周期蛋白的抗癌研究頗具廣闊的前景。特別是Cylin G2對細胞周期的負性調節作用，為開展抗癌藥物的研究提供了一定的理論依據。

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