抑癌基因RIZ1的研究進展

崔元濤綜述，張鵬審校

（天津醫科大學總醫院心胸外科，天津300052）

視網膜母細胞瘤蛋白結合鋅指結構基因(retinoblastoma protein-interacting zinc finger gene,RIZ)是由Buyse等[1]應用Rb探針在對可與Rb結合的蛋白質進行功能性篩選時分離出來的，RIZ基因由于轉錄起始位點的不同可表達RIZ1以及RIZ2兩種蛋白質，RIZ1基因屬于核組蛋白甲基轉移酶超家族[2]，是新近發現的腫瘤抑制基因。現就RIZ1基因的定位、結構、功能以及與腫瘤的關系做一綜述。

1 RIZ基因定位和結構

Buyse等[1]通過原位雜交熒光技術分析得知RIZ基因定位于人染色體1p36上。RIZ基因能夠表達280 kDa的RIZ1及其替換蛋白產物250 kDa的RIZ2，RIZ1含有 PR-domain，RIZ2 PR-domain 缺失，兩者其余序列均相同（圖1）。人的RIZ1 cDNA全長為7943kb，由10個外顯子編碼。RIZ1cDNA的大部分由第8外顯子編碼，PR domain由第4～6外顯子編碼，RIZ1除含有PR-domain外，尚含有8個鋅指結構序列，一個與EIA同源的區，一個GTP motif，一個SH3motif[3]。RIZ2則由5′端臨近第5外顯子的內部啟動子編碼，RIZ2內部啟動子具有看家基因TATA-less GC-rich的典型特征[4]。

圖1 RIZ基因結構圖

2 RIZ1的功能

RIZ1含有的PR-domain被稱為PRDI-BF1-RIZ1同源區，含有100多個氨基酸，它的生物學功能是蛋白結合面（protein-binding-interface），介導蛋白-蛋白相互作用，對染色體結構的穩定性起重要作用，可調控染色質的基因表達[5]。編碼PR-domain的基因家族在腫瘤發生中有著特殊的陰陽作用機制，PR-domain存在或不存在時表達的蛋白產物不同，當一種產物在癌細胞中存在或過表達時，另一種產物則不表達，這兩種產物數量不平衡是基因失活的早期變化，是導致腫瘤發生的主要機制之一[6]。Rb是目前最受重視的腫瘤抑制基因之一，作為Rb結合蛋白，RIZ1的基因產物可以與Rb DNA結合，抑制其轉錄，其編碼的RIZ1蛋白與Rb蛋白結合，參與Rb途徑發揮抑癌作用[7]，此外RIZ1蛋白能導致腫瘤細胞G2/M期阻滯并誘導細胞凋亡[8]。

3 RIZ1基因與腫瘤

RIZ1可以抑制腫瘤的生長，RIZ1基因表達沉默可導致多種腫瘤的發生。在動物實驗中Jiang等[9]分別將AdRIZ1病毒和AdGFP病毒感染裸鼠,發現AdRIZ1組6/6在5周的觀察期內未發現腫瘤生長,而在AdGFP組4/6的裸鼠在2周后便發現肉眼可見的腫瘤，并呈進行性生長，6/6在3～5周的觀察期內均發現腫瘤生長。Steele-Perkins等[7]發現RIZ1基因敲除的鼠模型具有腫瘤易感性，會患彌漫性B細胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma,DLBI)和胃癌等多種腫瘤。在細胞實驗中Jiang等[9]用腺病毒介導的RIZ1感染肝癌細胞系HuH2,發現感染后的細胞生長緩慢,且在72 h出現死亡，而用單純腺病毒感染的肝癌細胞無明顯的細胞死亡現象。通過DNA histogram分析發現,實驗組48 h后出現細胞G2/M期阻滯，并在72 h出現細胞凋亡現象，凋亡程度與感染AdRIZ1的量成正相關。Liusheng等[8]用腺病毒介導的RIZ1轉染乳腺癌細胞系UTA6，采取TUNEL分析發現轉染后的乳腺癌細胞G2/M期阻滯、細胞發生凋亡。余衛平等[10]將含RIZ1全長cDNA的重組質粒pRIZ1RH轉入髓性白血病細胞株AML193和K562，于基因導入24 h后應用FCM測細胞凋亡率同樣得出RIZ1的轉錄能夠誘導髓性白血病細胞株凋亡的結論。

RIZ1基因表達下降或缺失發生在多種人類腫瘤中。遺傳機制和表觀遺傳機制均可導致RIZ1基因的失活。遺傳機制改變主要指基因突變、缺失和染色體重排等引起的基因序列及其表達產物的改變，RIZ1可通過染色體不穩定性(chromosoimo insta－bility,CIN)和微衛星不穩定性(microsatellite instability,MIN)等途徑而失活，并且發生移碼突變、點突變、雜合缺失等多種突變印證了這種機制。RIZ基因定位的染色體1p36與多種腫瘤如乳腺癌、卵巢癌、肝癌、結直腸癌、慢性髓性白血病、黑色素瘤、嗜鉻細胞瘤、成神經細胞瘤等相關[11]。Liusheng等[8]采取RT-PCR的方法分析乳腺癌細胞系、肺癌細胞系、神經母細胞瘤細胞系以及骨肉瘤細胞系中均發現RIZ1低表達或表達缺失。以后研究陸續發現RIZ1基因表達沉默很普遍的出現在如肝癌、乳腺癌、結腸癌、神經母細胞瘤、肺癌、黑素瘤、骨肉瘤等多種人類原發性腫瘤之中，而這些腫瘤中常存在lp36雜合性缺失佐證了RIZ1基因通過染色體不穩定性的途徑失活。RIZ1基因失活的另外一種途徑是微衛星不穩定性，研究發現在有微衛星不穩定性的多種人類腫瘤組織、腫瘤細胞系中存在RIZ1移碼突變，Pan等[12]應用DHPLC和DNA測序發現11.4%（8/70）的胃癌標本中在BAT25和BAT26存在基因不穩定性，其中7例兩者均存在不穩定性，4例（57.1%）存在RIZ1基因移碼突變，提示在MSI的胃癌患者中，RIZ1基因的移碼突變在失活中起了重要作用。Piao等[13]用PCR-SSCP方法檢測除發現48%（19/40）的胃癌組織存在RIZ1基因移碼突變外,還發現26%（14/51）的大腸癌組織存在RIZ1基因移碼突變,33%（6/18）的子宮內膜癌組織存在RIZ1基因移碼突變,54%（7/13）MSI(+)的腫瘤細胞株中存在RIZ1基因移碼突變，以上研究均說明了RIZ1基因可通過微衛星不穩定性的途徑失活。

遺傳學上抑癌基因的突變與腫瘤的發生有著密切的關系已經得到公認，然而近年來隨著對腫瘤認識的深入,人們發現DNA序列以外的調控機制 (即表觀遺傳學)異常在腫瘤的發生、發展過程中也起到非常重要的作用[14]。表觀遺傳學機制包括：DNA甲基化異常,組蛋白修飾,非編碼RNAs(包括microRNA),染色質重塑等，這幾個方面都與腫瘤的發生有關[15]。其中DNA甲基化(methylation)是目前研究得最清楚、也是最重要的表觀遺傳修飾形式[16]。發生在抑癌基因啟動子及附近區域的DNA甲基化可直接阻礙轉錄因子 AP-2、c-Myc、CREB、E2F 和 NFκ-B 與啟動子結合，從而使抑癌基因不能轉錄或轉錄水平降低[17]，同時基因5′端調控序列甲基化后能與特定甲基化CpG序列結合蛋白 (methyl CpG binding proteins，MBPs)結合，間接地阻止轉錄因子與啟動子形成轉錄復合體[18]。此外，甲基化還能改變染色質的構象,使染色質凝縮成非活性的高級結構[19]。因此，抑癌基因啟動子區DNA高甲基化可導致該基因的失活。大量研究表明DNA啟動子區CpG島甲基化也是RIZ1基因表達沉默的最常見原因，Du等[20]在實驗中克隆了RIZ1啟動子，發現它有典型的CpG島結構，RIZ1啟動子的高度甲基化是mRNA不表達的常見原因。蔡惠蘭等[21]采用甲基化特異PCR（methylation specific PCR，MSP）的方法研究發現，25.8%(8/31)的卵巢癌組織及40%(2/5)的卵巢癌細胞系中RIZ1基因啟動子區存在甲基化，而且這些存在甲基化的卵巢癌組織、卵巢癌細胞系中RIZ1基因的mRNA表達缺失或下降。Du等[20]采用MSP的方法分析 62.5%（20/32）的肝癌組織，44%（11/25）的乳腺癌組織中RIZ1基因啟動子區存在甲基化，用DNA甲基轉移酶抑制劑5-雜氮-2-脫氧胞苷（5-Aza-CdR）處理肝癌細胞系HepG2和Huh1，結腸癌細胞系SW48，用RT-PCR分析發現RIZ1可重新表達。方娟娟等[22]應用甲基化特異性PCR法檢測人乳腺癌組織和相應癌旁組織及乳腺良性腫瘤組織中RIZ1啟動子甲基化狀態，34例乳腺癌標本中RIZ1啟動子甲基化陽性率為44.1%（15/34）。RIZ1啟動子甲基化標本中的RIZ1 mRNA表達水平低于未甲基化標本者,兩者差異具有統計學意義（P<0.05）,RIZ1表達降低與其啟動子高甲基化狀態之間有相關性（P<0.05）。王芳等[23]用5-Aza-CdR處理胃癌細胞系BGC82也觀察到RIZ1基因啟動子區域高甲基化發生逆轉從而使基因表達上調。

4 展望

盡管腫瘤的分子發病機制仍然是個正在探索的領域，但對腫瘤的發生與抑癌基因失活密切相關已達成共識。大量研究表明抑癌基因RIZ1的失活可導致多種腫瘤的發生，RIZ1啟動子區CpG島高度甲基化是其失活主要機制，并在癌發生過程中起重要作用。許多腫瘤細胞株RIZ1啟動子CpG島高度甲基化導致的基因表達缺失，經5-Aza-CdR處理后甲基化可得到逆轉從而使其表達上調。啟動子區CpG島高甲基化國外已有相關試劑盒用于支氣管肺泡灌洗液、淋巴液、痰液、尿液等相關惡性腫瘤的檢測，臨床上5-Aza-CdR已經應用于骨髓增生異常綜合征、急性髓性白血病等血液系統疾病的治療。因此，進一步研究RIZ1可為將來以此作為目的基因，進行腫瘤的早期診斷和基因靶向治療創造條件。

［1］Buyse IM,Shao G,Huang S,et al.The retinoblastoma protein binds to RIZ,a zinc-finger protein that shares an epitope with the adenovirus E1A protein[J].Proc Natl Acad Sci USA,1995,92(10):4467

［2］Keun-Cheol K,Geng I,Shi H.Inactivation of a histone methyl transferase by mutations in human cancers[J].Cancer Res,2003,63(22):7619

［3］Buyse IM,Takahashi E,Huang S,et al.Physical mapping of the retinoblastoma interacting zinc finger gene RIZ to D1S228 on chromosome 1p36[J].Genomics,1996,34(1):119

［4］Liu L,Shao G,Steele Perkins G,et al.The tetinoblastoma interacting zinc finger gene RIZ produces a PR domain-lacking product through an intermal promoter[J].Biol Chem,1997,272(5):2984

［5］Huang S,Shao G,Li M,et al.The PR domain of the Rb-binding zinc finger p rotein RIZ1 is a protein binding interface and is related to the SET domain functioning in chromatin-mediated gene expression[J].Biol Sci,1998,273(26):15933

［6］Jing GL,Liu LM,Buyse IM,et al.The yin-yang of PR-domain family genes in tumorigenesis[J].Histol Histopathol,2000,15(1):109

［7］Steele-Perkins P,Wei F,Yang XH,et a1.Tumor formation and inactivation of RIZ1,an Rb—binding member of a nuclear proteinmethyhransferase superfamily[J].Genes Dev,2001,l5(17)：2250

［8］He LS,Yu JX,Liu LM,et al.RIZ1,but not the alternative RIZ2 product of the same gene,is underexpressed in breast cancer,and forced RIZ1 expression causes G2-M cell cycle arrest and/or apoptosis[J].Cancer Res,1998,58(19):4238

［9］Jiang G1,Liu LM,Huang S,et al.Decreased RIZ1 expression but not RIZ2 in hepatoma and suppression of hepatoma tumorigenicity by RIZ1[J].Int J Cancer,1999,83(4):541

［10］余衛平，方娟娟，陳寶安，等.RIZ1表達對髓性白血病細胞株凋亡的影響[J].中國癌癥雜志，2007，17(1):65

［11］Huang S.The retinoblastoma protein-interacting zinc finger gene RIZ in 1P36-linked cancers[J].Front Biosci,1999,4:D528

［12]Pan KF,Lu YY,Liu YY,et al.Detection of framshift mutation of RIZ in gastric cancer with microsatellite instability[J].World Gatrolenterol,2004,10(18):2719

［13］Piao Z,Hamdick R,Peter B,et al.Frequent frameshift mutations of RIZ in sporadic gastrointestinal and endomatrial carcinomas with microsatellite instability[J].Cancer Res,2000,60(17):4701

［14］Bird A.Perceptions of epigenetics[J].Nature,2007,447(7143):396

［15］Jaenisch R,Bird A.Epigenetic regulation of gene expression:how the genome integrates intrinsic and environmental signals[J].Nature Reviews Genetics,2003,33(4):245

［16］孫樹漢.腫瘤的表觀遺傳學研究[J].中國腫瘤生物治療雜志，2008，15(1):8

［17］Belinsky SA.Gene promoter hypermethylation as a biomarker in lung cancer[J].Nat Rev Cancer,2004,4(9):707

［18］Costeuo J,Frnhwald M.Aberrant CpG-island methylatin has nonrandom and tumours-type-specific patterns[J].Nature Genetics,2000,24(2):132

［19］Rountree MR,Bachman KE,Herman JG,et al.DNA methylation,chromatin inheritance,and cancer[J].Oncogene,2001,20(24):3156

［20］Du Y,Carling T,Fang W,et al.Hypermethylation in human cancers of the RIZ1 tumor suppressor gene,a member of a histone/protein methylt ransferase superfamily[J].Cancer Res,2001,61(22):8094

［21］蔡惠蘭，錢穎，賀曉琪.等.卵巢上皮性癌中RIZ1基因表達缺陷的意義及其與甲基化的關系 [J].武漢大學學報（醫學版），2008，29(4):430

［22］方娟娟，余衛平，安艷麗.乳腺癌中RIZ1基因啟動子甲基化狀態的探討[J].中國腫瘤臨床，2007，32(12):664

［23］王芳，盧啟明.5-雜氮-2-脫氧胞苷對BGC823胃癌細胞株RIZ1基因去甲基化轉錄調控[J].第四軍醫大學學報，2008，29(14):1275