Set基因在腫瘤中的研究進展

[摘要] 1992年，SET基因在1例急性白血病患者中被鑒定。之后，許多文獻報道了SET基因及SET蛋白在白血病中存在表達，并對SET基因在白血病發生發展中所起的作用進行了研究。與此同時，在卵巢癌中也出現了關于SET基因的研究報道。現綜述近年來SET基因及SET蛋白在白血病和卵巢癌中的表達情況，就SET基因在白血病發生發展的作用機制中闡述了SET基因與腫瘤相關因子PP2A和nm23的相互關系，以及SET基因與PP2A及nm23相互作用后所發揮的生物學功能。

[關鍵詞] SET；白血病；卵巢癌；CAN；PP2A；nm23

[中圖分類號] R73-3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2012）21-09-03

1992年，Von Lindern等[1]在一名為SE的急性未分化型白血病患者中發現9號染色體異位產生了SET-CAN融合基因，鑒定出了SET基因，取名為SET基因（patient SE translocation，SET）。該基因位于人類9號染色體，共含2 936個堿基，其開放讀碼框包含834個堿基，編碼蛋白包含277個氨基酸，蛋白分子量為39kD。研究發現SET基因與多種生物調控相關，所以有多個名稱：如模板活化因子-1、蛋白磷酸酶2A抑制劑-2（inhibitor of protein phosphatase 2A-2，I2PP2A）、組織相容性白細胞抗原Ⅱ相關蛋白（PHAP Ⅱ）、顆粒酶A激活的DNA酶活化抑制劑（inhibitor of GzmA-activated dnase，IGAAD）等，常用名稱為SET。SET基因轉錄剪切產生2個亞型，SET/TAF-Iα和SET/TAF-Iβ。研究發現，在急性未分化型白血病中，僅發現SET/TAF-Iβ亞型；在小鼠卵巢、睪丸、MA-10細胞和爪蟾卵文獻研究中，亦發現SET/TAF-Iβ為主要存在形式 ；進一步研究證實SET/TAF-Iβ促進DNA復制、染色質轉錄和精子染色體解聚的活性均明顯高于SET/TAF-Iα，提示SET/TAF-Iβ亞型可能在SET蛋白發揮生物學作用中起主要作用[2]。

1 SET基因與惡性腫瘤的關系

1.1 SET基因的發現

1992年，Von Lindern等[1]在1例急性未分化型白血病患者中發現9號染色體異位，但是并未能檢測到DEK基因，之后通過基因組和cDNA克隆技術進一步研究發現在染色體異位斷點與CAN基因融合的不是DEK基因，而是一個未知的基因，由于此未知基因是在名為SE的患者中發現，而且是因染色體異位導致該基因與CAN基因融合，因此為此新基因取名SET（patient SE translocation）。Adachi等[3-4]根據SET基因開放讀碼框預測出3個合成肽結構，使用兔血清制備了3種SET蛋白抗體，之后在紅血病K562細胞株中分別使用這3種抗體進行了免疫沉淀實驗，均分離出了一種39kDa的蛋白。蛋白質測序結果發現這種39kDa的蛋白就是SET蛋白，他們還通過免疫印跡實驗發現SET蛋白在T細胞型白血病病毒I型細胞株、上皮癌細胞株、成骨肉瘤細胞株、紅白血病細胞株等多種人類細胞株中存在。

1.2 SET基因在白血病發生發展中的作用

Quentmeier等[5]發現在急性T細胞型淋巴母細胞白血病細胞株LOUCY和急性髓型白血病細胞株MEGAL中存在SET-CAN鑲嵌融合基因的表達，研究提示：SET和CAN融合基因的轉錄本的形成需要剪接的設置斷點位于SET外顯子8的終止密碼子的下游，因此LOUCY和MEGAL細胞株可以作為研究SET-CAN融合基因的良好模型，有利于研究SET-CAN蛋白的細胞學功能。為進一步研究SET基因在人類急性未分化型白血病中的作用，Satio等[6]培養了表達SET蛋白的轉基因小鼠，這些轉基因小鼠有以下癥狀：貧血、血小板減少、脾腫大，同時伴隨外周血中c-kit+骨髓細胞大量增加，這些癥狀與急性未分化型白血病癥狀相似。大部分的轉基因小鼠在出生6個月之后逐漸死亡，他們發現在轉基因小鼠的外周血中出現紅細胞、巨核細胞、B細胞的造血分化功能減弱，這些結果表明SET-CAN融合蛋白能夠阻斷造血分化功能——這是急性髓性白血病的一個重要特征。

關于SET-CAN融合蛋白在白血病中如何發揮作用，Van Vlierberghe等[7]報道在急性T淋巴母細胞型白血病合并HOXA（homeobox A，HOXA）增高病例中，發現了SET-CAN融合蛋白，這種融合蛋白能夠導致HOXA族基因表達升高。同源盒基因（homeobox gene，HOX）首先發現于果蠅體內，亦廣泛存在于線蟲、果蠅、老鼠和人類等物種中。HOX家族包括39個成員，分為A、B、C、D四組，依次位于人類7、17、12及2號染色體上，每組包括9～11個基因，其中HOXA包含HOXA1～HOXA11，一共11個基因。越來越多的證據表明表明，HOXA與造血調控密切相關，在白血病形成中起重要作用，其表達升高可能導致白血病的發生，尤其以HOXA9及HOXA10的報道居多。其中HOXA9在急性髓系白血病（AML）中表達較為普遍，除FAB分型為M3型的AML外均高度表達，在慢性粒細胞白血病和骨髓增生異常綜合征——原始細胞增多型中也有表達。HOXA9在鼠骨髓細胞中無限制的表達3～10個月后，將不可避免的導致白血病的發生。HOXA10在人類急性白血病和白血病細胞株中多與HOXA9共同表達。轉染HOXA10的CD34+造血干細胞，其髓系增殖能力明顯提高，最終誘導白血病的發生。HOX在白血病發病中主要通過融合其他基因發揮作用，諸如與ME1S1，PBX1等基因融合，但具體的作用機制及上下游的信號分子還不清楚[8-9]。此外，還有研究報道在急性未分化型白血病中SET-CAN融合蛋白與糖皮質激素的相互作用。而糖皮質激素對治療血液疾病療效較好，特別是急性淋巴細胞性白血病。Ichijo等[10]研究表明SET-CAN融合蛋白能夠阻止糖皮質激素受體（glueoeorticoid receptor，GR）誘導的轉錄。因此在急性未分化性白血病中，SET-CAN融合蛋白能夠引發急性未分化白血病對糖皮質激素的抵抗，在使用糖皮質激素治療表達SET-CAN融合蛋白的白血病時，治療效果較差。以上SET-CAN融合基因與糖皮質激素的關系研究提示：SET-CAN融合基因可能在白血病的發展中起重要作用，其與糖皮質激素的相互作用為白血病治療方案的選擇提供了一個線索，并為研發更多的白血病治療手段提供了一個有力的靶點。

1.3 SET基因在卵巢癌中的研究

近年來，在卵巢癌中也有關于SET基因的報道，但只有關于SET基因在卵巢癌組織中的表達研究，尚無細胞水平及作用機制的研究。2006年，Ouellet等[11]收集了235例不同分期的卵巢癌患者的腫瘤組織進行了免疫組織化學實驗，研究SET復合物（SET，APE1，NM23以及HMGB2）在卵巢癌組織中表達情況，結果發現SET的蛋白表達量與腫瘤的分化程度顯著相關，特別是0期與1、2、3期的比較，分期越高SET的蛋白表達量也越高。Diao等[12]利用cDNA微陣列技術比對多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）患者的腫瘤卵巢組織和正常人卵巢組織的基因表達發現SET基因的差異表達，并且熒光定量PCR結果進一步顯示：PCOS患者腫瘤組織的SET基因mRNA表達上調。

2 SET基因與腫瘤相關基因的相互作用

2.1 SET基因與PP2A

2.1.1 PP2A的結構與功能 PP2A（protein phosphatase 2A，PP2A）是一種三聚體蛋白，由催化亞基——C亞基、結構亞基——A亞基和調節亞基——B亞基三部分組成，每個亞基又各含有不用的亞型。其中A亞基又名PR65，包含Aα和Aβ兩種亞型；B亞基包含B、B’、B’’、B’’’四個家族，其中B家族包含PR55α、PR55β、PR55γ、PR55δ四個亞型，B’ 家族包含PR61α、PR61β、PR61γ、PR61δ、PR61ε五個亞型，B’’家族包含PR72、PR130、PR59、PR48四個亞型，B’’’家族包含PR93及PR130兩個亞型；C亞基包含Cα和Cβ兩種亞型[13-14]。PP2A作為磷酸化絲氨酸/蘇氨酸殘基蛋白磷酸酶（phosphoserine and phosphothreonine residuphosphatase，PPP）家族中地位顯赫的一員，在細胞中與許多非常重要事件的發生都有著密切的關系。PP2A參與細胞周期調控。PP2A主要在G2/M相過渡和M期的終止時，參與一系列磷酸化的過程，阻止細胞進入有絲分裂期。在G2期，細胞周期調控因子Cdc2（cell division cyclin 25，Cdc25）的3個磷酸化位點：Thr161，Thr14和Tyr15均被磷酸化失活。Cdc25可使Thr14和Tyr15去磷酸化，激活M-期促進因子（M-phase-promoting factor， MPF），使一些特異性底物磷酸化，啟動有絲分裂的進程。有絲分裂末期，MPF隨著周期素B的降解和的Thr161去磷酸化而失活。研究顯示，PP2A可通過抑制Cdc25的活性而保持MPF無活性狀態，使細胞停留于G2期。同時抑制Cdc25的Thr161磷酸化通路，促進M期終止。此外，PP2A還可能使一些和M期有絲分裂活動有關的生理性底物去磷酸化，與G2周期素形成G2-PP2A-B’-C復合物阻抑細胞周期的進展。PP2A可能通過Caspase-3，Bcl-2及腺病毒E4orF4蛋白3個途徑發揮促進細胞凋亡的作用，在誘導凋亡的人白血病T淋巴細胞系細胞株Jurkat中，Caspase-3被激活后可清除PP2A/PR65亞基使PP2Ac活性增強，抑制MAPK途徑的級聯反應，導致下游轉錄因子失活。Bcl-2如引入PP2A等磷蛋白磷酸酶使之脫磷酸，則其抗凋亡活性喪失。腺病毒的E4orF4蛋白與PP2A的B亞基結合并相互作用后將促進誘導轉化細胞的凋亡進程。PP2A還參與調節代謝，PP2A的失活可以使IRS-1及IRS-2的絲/蘇氨酸位點磷酸化，抑制棕色脂肪細胞葡萄糖轉運，導致胰島素抵抗發生。而PP2A活性增強則可阻抑胰島素受體底物-1的降解而增強胰島素敏感性。PP2A可通過增強蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）的活性，促進胰島素抗脂解信號轉導，從而抑制組織脂肪分解。同時，PP2A介導的絲/蘇氨酸脫磷酸與蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）依賴的信號傳導途徑共同協助脂肪細胞內胰島素刺激脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS）基因表達的作用，促進脂肪合成。PP2A有維持細胞骨架的功能。研究證實，PP2A對維持酵母細胞的形狀，胞壁的完整性和極性生長有重要意義，這與PP2A調節細胞微管的正常功能有關。PP2A通過調節神經微管相關蛋白（tau，map-2）的磷酸化狀態而使神經纖維保持穩定。如PP2A活性下降，將導致高磷酸化的tau積聚于神經纖維推進神經元變性，構成早老性癡呆主要的病理學改變。現已證實在阿爾茨海默病（AD）的轉基因動物模型中，PP2A活性明顯下降。PP2A是Wnt信號傳導系統中主要的負性調節蛋白。在基因敲除和轉基因的動物模型中已證實，PP2A活性下降將使Wnt信號傳導受抑，導致胚胎發育受阻，動物剛出生甚至尚于胚胎期時即夭折。在人類黑色素瘤，肺癌、乳腺癌、神經膠質瘤、結腸癌腫、人類多發性骨髓瘤和上皮鱗狀細胞癌的癌細胞內均已發現了PP2A的基因突變或PP2A調節功能的改變。大多數的研究表明PP2A具抑癌作用，其中PR61γ與PR65β1為目前普遍認同的抑癌基因。其主要機制有：阻斷細胞周期（參前），阻斷Raf→MEK1，2→ERK1/ERK2信號傳導途徑，降低間質金屬蛋白酶-1（matrix metalloproteinases-1，MMP-1）的轉錄水平，抑制腫瘤擴散[15-18]。

2.1.2 SET抑制PP2A的活性 近年來，已有許多研究報告指出SET基因能夠抑制PP2A的活性。Mei等[19]首次從牛腎臟提純了兩種熱穩定蛋白，分別命名為I1PP2和I2PP2A。Henderson動力學分析表明，I1PP2A和I2PP2A是非競爭性抑制劑。氨基酸測序表明I2PP2A是SET蛋白截短的形式，SET是PP2A有效地、特異的抑制劑。Rossaba Trotta等[20]報道指出SET的表達能夠抑制PP2A的活性，從而抑制自然殺傷（natural killer，NK）細胞中γ-干擾素（interferon-gamma，IFN-γ）的生成，抑制了NK細胞的抗腫瘤功能和抗炎功能。γ-干擾素是NK細胞活化后所分泌的主要效應分子，是重要的免疫應答調節劑，能激活單核巨噬細胞，誘導多種細胞表達MHC Ⅰ類和Ⅱ類分子，從而增強抗原遞呈，促進Th0 細胞向Th1分化，以及直接殺傷腫瘤和病毒感染的細胞[21]。提示SET可能通過抑制PP2A活性來阻止γ-干擾素的生成，從促進惡性腫瘤細胞的增殖。此外，Mukhopadhyay等[22]在人類肺腺癌細胞株A549中發現SET蛋白能與神經酰胺蛋白結合成凝結蛋白，SET蛋白與神經酰胺蛋白的結合可使SET對PP2A的抑制作用明顯減弱，PP2A的活性和信號轉導得到增強，從而促進了C-Myc基因的降解。C-myc基因既是一種可易位基因，又是一種受多種物質調節的基因，也是一種可使細胞無限增殖、獲永生化功能、促進細胞分裂的基因，C-myc表達增強可以促進細胞惡變，最后導致腫瘤的發生，目前已在肺癌、胃癌、乳腺癌、結腸癌等多種惡性腫瘤中發現C-myc基因的過度表達。由此筆者推斷：SET與神經酰胺的相互作用可調節PP2A活性和信號傳導，從而在腫瘤的發生發展中發揮重要作用。另外，Pandey等[23]研究表明SET能夠通過抑制PP2A的活性來增加CYP17的l7，20裂解酶活性，而l7，20裂解酶是雄激素生成限速酶，由此推斷SET基因可能通過增強CYP17，20裂解酶的活性來促進腎上腺功能和雄激素的生成，從而引起激素相關疾病，例如多囊卵巢綜合征。除上述研究外，還有研究報道了SET基因與病毒的關系 [24]。

2.2 SET基因抑制nm23-H1

2.2.1 nm23-H1的結構與功能 nm23基因是1個具有高度同源性的保守基因家族，其廣泛存在于包括細菌、酵母、植物、果蠅、鼠及人類在內的多種生物物種之中[25-26]。nm23基因家族主要通過編碼核苷二磷酸激酶（nucleoside diphos-phate kinase，NDPK）參與多種生物學過程。迄今nm23基因家族已經發現9個成員，分別為nm23-H1至nm23-H9，其中與腫瘤關系最為密切的是nm23-H1，目前臨床上研究最多。nm23-H1基因定位于人17q21-22，全長8.5kb，有5個外顯子與4個內含子，編碼區由533個核苷酸組成。nm23-H1基因產物由152個氨基酸組成，分子量為17kDa，具有NDPK活性、組氨酸蛋白激酶活性和絲氨酸自身磷酸化作用。nm23-H1基因是一個重要的腫瘤轉移抑制基因，已發現其在黑色素瘤、乳腺癌、肝細胞癌、卵巢癌、宮頸癌等多種人類惡性腫瘤中與腫瘤的轉移相關[27-29]。馬力等研究發現nm23-H1基因突變能顯著影響其對人高轉移大細胞肺癌細胞株L9981胞質和胞核中GSK-3β激酶活性的調控作用， nm23-H1基因可能通過調控L9981中GSK-3β激酶活性來抑制L9981細胞株中Wnt信號傳導。另外，有研究表明nm23-H2基因通過阻斷細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulatedkinase，ERK）路徑抑制由表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）和癌基因Ras誘導的細胞增殖，在NIH3T3和HEK293細胞中，nm23-H2過表達使ERK的活性被阻斷，由EGF和癌基因Ras誘導的上述兩種細胞的增殖降低。nm23對細胞增殖和遷徙的多途徑影響：研究表明nm23-H1與溶血磷脂酸受體EDG2結合后，通過下調EDG2水平而抑制惡性腫瘤細胞的運動能力。Che等以nm23-H1基因轉染肺癌細胞系L9981細胞，發現其可以抑制惡性腫瘤細胞的活動及轉移能力。Murakami等研究表明nm23-H1基因通過與鳥嘌呤交換因子Dbl-1直接作用，調節Rho-GTPase家族成員cdc42的活性，從而對細胞遷徙和腫瘤轉移起負性調控作用。Suzuki等通過轉染nm23-H1結腸癌細胞系HT-29細胞的裸鼠進行實驗發現，nm23-H1能通過調節肌球蛋白輕鏈磷酸化程度降低細胞的體外遷徙能力和肝臟轉移能力，同時由表皮生長因子（EGF）誘導的體外細胞遷徙也受到抑制。還有研究發現，nm23-H1具有3′-5′核酸外切酶活性，此活性依賴Mg2+，能切除單鏈DNA或雙鏈DNA3′端錯配的堿基。3′-5′外切酶活性在DNA損傷修復中起重要作用，因而具有潛在的抗腫瘤轉移和腫瘤形成的特性[30-31]。

2.2.2 SET抑制nm23-H1的活性 SET復合物包括：SET蛋白、顆粒酶A活化的DNA酶（GzmA-activated dnase，GAAD）、nm23-H1、DNA轉折蛋白HMG-2、堿基切補修復核酸內切酶Apel/Ref1、腫瘤抑制蛋白pp32、核酸外切酶TREX1。其中，SET蛋白能夠抑制nm23-H1的活性，是其特異性抑制劑，因此SET蛋白又名IGAAD。在正常細胞中，SET復合物的功能與激活轉錄和DNA修復有關。在惡性腫瘤細胞或病毒感染的細胞，細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocytes，CTL）攻擊并釋放的粒酶A[32]。Fan等[33]指出顆粒酶A（granzyme A，GzmA）作用于SET蛋白，使其在第176位賴氨酸殘基后斷裂，從而可以打破了SET與nm23-H1結合，去除了SET對nm23-Hl的抑制作用，激活了nm23-Hl的DNase活性，nm23-H1進入胞核發揮DNA內切酶活性作用，裂解染色體DNA，導致惡性腫瘤細胞或者病毒感染的細胞凋亡。SET基因沉默的試驗中，惡性腫瘤細胞或者病毒感染細胞的DNA損傷和細胞凋亡明顯增加。相反，SET過度表達的試驗中，惡性腫瘤細胞或者病毒感染細胞的DNA損傷和細胞凋亡明顯減少。此外，Zhao等[34]研究發現，粒酶K（granzyme K，GzmK）也可以發揮與粒酶A相似的功能，可以通過斷裂SET蛋白來激活nm23-H1，從而誘導惡性腫瘤細胞或病毒感染細胞快速凋亡。綜上所述，在顆粒酶A及顆粒酶K的作用下，SET蛋白可發生斷裂，去除了其對nm23-H1的抑制作用，從而促進惡性腫瘤細胞的快速凋亡。

（參考文獻略，如有需要請與作者聯系）

（收稿日期：2012-10-08）