Cdc25C和CyclinB1在細胞周期調控及腫瘤發生發展中的作用

彭 花綜述，蔣孝華審校

（南華大學附屬第一醫院，湖南衡陽421001）

Cdc25C和CyclinB1在細胞周期調控及腫瘤發生發展中的作用

彭 花綜述，蔣孝華審校

（南華大學附屬第一醫院，湖南衡陽421001）

cdc25磷酸酶類； 細胞周期蛋白B； 細胞周期； 腫瘤； 綜述

細胞周期是指能持續分裂的真核細胞從一次有絲分裂結束后生長，再到下一次分裂結束的循環過程，包括分裂間期和分裂期2個階段。細胞分裂間期包括DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、DNA合成后期（G2期）3個時期，細胞分裂期被稱為M期。細胞在G1期進行必需的生長物質準備，在S期進行DNA的合成與復制，在G2/M期檢查點對遺傳物質DNA進行必要的檢查和修復確保其準確性，接下來進入最重要的分裂期M期，將遺傳物質和胞質均衡分裂到下一代細胞中，完成細胞分裂。細胞周期是一個循環過程，包括了細胞物質的積累和細胞分裂的循環，周期的長短是細胞所處狀態的一種直接反映。到目前為止，發現與細胞周期調控有關的分子包括周期蛋白依賴激酶（CDK）、周期蛋白依賴激酶抑制劑（CKI）、周期蛋白（Cyclin），其基因被稱為細胞分裂周期基因（Cdc），共同構成了細胞周期調控的分子基礎[1]。本文就近年來對CyclinB1和Cdc25C生物學特性和功能的研究做綜述。

1 Cdc25 C和CyclinB1 分子特征

Cdc25C基因有5種剪切體，其定位于染色體5q31，編碼473個氨基酸，相對分子質量大小約為53.23×103。N端和C端分別包含不同的重要區域，N端包含有磷酸化等多個位點，這些位點的不同修飾與正常細胞周期調控相關。C端包含有Cdc25C基因的催化區域，能使蛋白質底物快速磷酸化[2]。

CyclinB1是第 1個被發現的細胞周期蛋白，是CyclinB家族中2個成員之一，屬于高度保守的蛋白家族。其編碼基因定位于5q12，其基因有8個內含子，9個外顯子組成，相對分子質量約為46×103。成熟促進因子（MPF）由調節亞基CyclinB1和催化亞基CDK1組成，是有絲分裂調控的關鍵點，其活性調節在有絲分裂過程中起重要作用。

2 Cdc25 C和CyclinB1 在細胞周期G2 /M期中發揮重要作用

Cdc25C基因是細胞周期調控中的一個關鍵基因，Cdc25磷酸酶家族在哺乳動物細胞中有包括Cdc25A、Cdc25B和Cdc25C 3個同源異構體，在細胞周期G2/M期中發揮重要作用[3]。三者在G1/S和G2/M期轉換中相互協調，協同進入S期，并在調節G2/M期轉換中起重要作用[4]。在M期的啟動階段，Cdc25C進入細胞核內，催化Cdc2 Y14/Y15位點去磷酸化，進而使Cdc2/CyclinB1復合體激活，細胞有絲分裂進程拉開序幕[5]。在這過程中，Cdc25C的核質定位可被S216位點磷酸化調節。其他位點的修飾同樣可影響Cdc25C的功能，如T48位點磷酸化可調節Cdc25C的穩定性及降解，涉及G2/M轉換過程。Cdc25C與CyclinB1、p38 MAPK、MAPKAP kinase-2等因子一起，共同調節細胞周期檢查點應答和細胞周期運行。Smith-Donald等[6]在感染單純皰疹病毒的細胞研究中發現，通過Cdc25C的C末端區，ICP22和US3蛋白酶抑制其磷酸化作用。而ERK-MAP酶直接與G2/M期換變中Cdc25C的活化相關[7]，c-Abl酪氨酸激酶可能調控Cdc25C在細胞周期轉換中的作用[8]。Hour等[9]研究mj-66，一種合成喹唑啉酮類似物，通過DNA損傷誘導膠質瘤細胞死亡。有研究發現，其通過增加磷酸化Chk1和Cdc25C蛋白水平干擾G2/M期的DNA損傷檢驗點。Sarkar等[10]在對姜黃素通過HDAC6調節熱休克蛋白（HSPs）增強白血病抗腫瘤藥物的療效研究中發現，不同的細胞周期調節蛋白（p53、p21、Cyclin B1、CDK1、Cdc25C蛋白）和凋亡相關蛋白（Bcl-2、Bax、Bid、Bad、Apaf1、AIF、Cyt c）的改變，通過一系列的調節，使細胞停滯在G2/S期從而凋亡。

在細胞周期調控中，CyclinB1轉錄調控起非常重要作用，CyclinB1的mRNA水平與蛋白水平呈正相關，其啟動子區是非常關鍵的區域，在細胞周期不同階段有不同的轉錄因子和轉錄調節蛋白與其相結合。CyclinB1表達增加能使G2/M期轉換加速，甚至導致細胞異常增生；Nakata等[11]研究發現，轉錄因子c-Myb與細胞周期密切相關，c-Myb過表達使CyclinB1表達增多，加速G2/M期轉換。Yuan等[12]用RNA干擾的實驗方法使CyclinB1表達明顯減少，流式細胞術結果出現G2/M期阻滯，提示CyclinB1的表達與細胞周期密切相關。Spaziani等[13]研究發現，丙型肝炎病毒核心蛋白能通過p38MAPK和JNK途徑增加細胞CyclinB1-Cdk1復合體的活性，由于p38和RNA依賴蛋白激酶抑制（PKR）活性的影響，丙型肝炎病毒核心蛋白促進CyclinB1的核輸入，p38MAPK在G2/M期過渡期有重要作用。并且發現PKR在調節G1/S和G2/M期的重要作用越來越明顯，在這過程中誘導M期阻滯。Xia等[14]研究顯示，姜黃素類似物A501顯著抑制細胞增殖，流式細胞術顯示A501會導致G2/M期阻滯和誘導細胞凋亡。蛋白質印跡技術表明其下降CyclinB1、Cdc-2、Bcl-2的表達，同時增加p53 Bax和caspase-3蛋白的表達。Li等[15]分析卵巢癌細胞和正常卵巢細胞，通過煙酸己可堿33342染色和流式細胞儀分析表明，球毛殼甲素（CHK）通過p53依賴性caspase-8的活化途徑誘導細胞凋亡，通過增加p53的表達和磷酸化p38介導CyclinB1引起G2細胞周期阻滯。Liu等[16]研究發現，2種肺癌細胞株A549和H1299，采取了慢病毒介導的RNA干擾（RNAi）技術沉默一種鈣依賴的肌動蛋白（SCIN）表達，沉默的SCIN明顯抑制2種細胞體外克隆增殖形成能力，流式細胞儀分析表明，沉默SCIN導致G0/G1期細胞周期阻滯以及亞G1期的細胞過量累積，并且導致CyclinB1、p21和PARP表達的顯著增加。Xia等[17]在對sklb316，一種新的細胞周期進程的小分子抑制劑，流式細胞儀檢測結果表明，sklb316可誘導的G2/M期細胞周期阻滯，Xie[18]從羊蹄中分離出的physcion 8-O-beta-glucopyranoside（PG）對細胞存活率有明顯的抑制作用，呈劑量和時間依賴性。PG增殖抑制作用通過Cdc2和CyclinB1蛋白表達，使細胞阻滯在G2/M期階段。

Cdc25C在調控細胞周期G2/M轉換過程中有重要作用，其磷酸酶活性對于激活Cdc2/CyclinB復合體，開啟細胞有絲分裂進程至關重要。Cdc2/Cyclin B是一個主要的G2/M期轉變在G2期檢查點的總開關。當Cdc25C磷酸酶活性受抑制時，Cdc2/CyclinB復合物的活性也將受阻抑，G2期檢查點的總開關處于“關閉”狀態，發生G2/M期阻滯。如果細胞在有絲分裂周期中出現DNA復制受損，通過去磷酸化作用Cdc25C蛋白在細胞質中發生分解，使細胞的有絲分裂停留在G2/M期，因此，突變的基因不會傳向子代細胞。Liu等[19]研究發現，山萘素在6 h時誘導的G1細胞周期阻滯，12 h時誘導G2/M期阻滯。山萘酚降低Cdc25C、Cdc2、CyclinB1蛋白水平，以及Cdc2活性。

3 Cdc25 C和CyclinB1 與腫瘤發生發展密切相關

凌暉等[20]研究分析，二烯丙基二硫（DADS）對人胃癌細胞的細胞周期的影響，結果提示，DADS可抑制人胃癌BGC823細胞增殖，可能是通過作用于Cdc25C磷酸酶、CyclinB1蛋白誘導人胃癌細胞增殖抑制與細胞周期G2/M期阻滯。Chen等[21]通過研究kotomolide A（KTA）在肺癌細胞中的抗癌作用，發現在KTA的干預下，Cdc25C的表達明顯減少，發生G2/M期阻滯，提示Cdc25C與肺癌的發生有相關性。Wang等[22]在研究女陰鱗狀細胞癌中證實Cdc25C表達增多，研究進一步發現，Cdc25C在絲氨酸216（S216）位點高度磷酸化這一改變與腫瘤的發生密切相關。Ozen等[23]研究發現，Cdc25C在前列腺癌細胞中過表達，并呈現高的去磷酸化活性，并與侵襲性有密切相關性。張強等[24]通過對比腎透明細胞癌組織和正常腎組織中Cdc25C的表達量，結果顯示Cdc25C在癌組織中的表達明顯高于正常組織。這些進一步支持Cdc25C表達量的變化與腫瘤的發生機制有關。Yoshimi等[25]研究表明，53%家族性血小板疾病/急性髓細胞白血病（FPD/AML）患者發現有Cdc25C蛋白變異，突變蛋白破壞了G2/M期檢查點和促進存在DNA損傷的細胞周期的進展，提示對FPD/AML患者惡化有關鍵作用。研究還發現，7例中3例有各自不同的Cdc25C蛋白突變，GATA2是后續突變的目標，因此，其是確定在血液系統惡性腫瘤的一種新型基因目標，可作為早期臨床預測FPD/AML進展的生物標志物。梁馬可等[26]實驗結果顯示，與癌旁組織及正常肝臟組織相比，Cdc25C在肝癌組織中的表達明顯增高；Cdc25C表達陽性的患者原發性肝細胞癌（HCC）復發時間早于Cdc25C表達陰性的患者，以上結果均提示Cdc25C對肝癌的發生發展有重要作用，且在HCC的復發過程中同樣起著作用，可能會成為肝癌早期診斷及判斷預后的重要標記物。同時，研究還發現，腫瘤的大小和分化程度的差異與Cdc25C表達量有相關性。CLDN6蛋白是一種構成細胞間緊密聯系的蛋白，研究還發現，Cdc25C蛋白的表達與CLDN6蛋白的表達呈正相關，二者間可能通過某種途徑聯系在一起，共同促進細胞增殖，具體機制目前尚不清楚。Esmaeili等[27]用卡來可黃素，一種有抗癌作用的黃酮類化合物，通過以下途徑影響了人肝癌細胞HepG2的活力：（1）通過在G2/M期，導致生長停滯和凋亡抑制細胞周期的進程；（2）降低的有絲分裂激酶Cdc2，有絲分裂磷酸酶Cdc25C蛋白，有絲分裂細胞Cyclin B1和凋亡因子（pro-caspases-3、pro-caspases-9）的表達；（3）增加線粒體凋亡相關蛋白、細胞內氧自由基、一氧化氮水平。進一步研究了磷酸化細胞外信號相關激酶（ERK1/2）、c-Jun氨基末端激酶和p38 MAPK，發現其均在被卡來可黃素處理的HepG2細胞內顯著增加。并且，磷酸化的Akt在處理過的細胞內顯著降低。這種模式進一步支持了PI3K/ Akt的阻滯和MAPKs的激活是卡來可黃素介導人肝癌細胞凋亡和G2/M期細胞周期阻滯的關鍵。

多種惡性腫瘤有CyclinB1異常表達。Liu等[19]研究發現，在頭頸部鱗狀細胞癌，非諾貝特通過誘導G2/M期阻滯和凋亡增強放療作用，研究進一步發現，非諾貝特通過降低CDK1/CyclinB1激酶復合物的活性誘導細胞凋亡和G2/M期阻滯。Calvisi等[28]通過對比胃癌組織和正常組織發現CyclinB在胃癌中表達升高，并且參與腫瘤淋巴轉移。通過用RNA干擾方法減少CyclinB1表達，結果顯示G2/M期阻滯，同時增強細胞對化療藥物的敏感性，均提示CyclinB1在腫瘤細胞存活以及侵襲、增生過程中起重要作用。CyclinB1作為Notch信號通路中的下游目標，在前列腺癌的進展中發揮重要作用[29]。Ding等[30]CyclinB1可作為ER+乳腺癌的預后標志物，在這項研究中發現，CyclinB1對ER+乳腺癌患者無遠處轉移生存率，無病生存率，無復發生存率和總生存期有顯著的預測能力。研究還發現，CyclinB1與激素治療的抗性密切相關，GSEA分析表明，其表達與內分泌治療樣本的耐藥基因呈正相關。研究中利用CyclinB1的藥物相互作用網絡，證明了CyclinB1和幾個可用的癌癥藥物之間的相互作用。因此，可提議CyclinB1作為ER+乳腺癌的激素治療療效監測和預后的生物標志物，其可研發成預防甚至逆轉激素治療耐藥新策略的一個有希望的目標。此外，CyclinB1的表達可能有助于監測激素治療和直接的個性化治療。

Fang等[31]研究證實在一系列腫瘤中CyclinB1mRNA和蛋白表達增加，同時Chk水平表達也增加。抑制Chk1導致細胞增殖減少，CyclinB1蛋白表達下降，進一步研究表明，下調CyclinB1減少了相關體外腫瘤細胞的增殖。特別是，抑制CyclinB1導致了HCT116和SW480細胞明顯的G2/M期阻滯，干擾了Cdc25C和CDK1的表達。另外，抑制CyclinB1促進了細胞凋亡。總之，這些結果提示了CyclinB1由Chk1激活，發揮其在結直腸癌細胞中的致瘤作用，說明通過下調CyclinB1可能有望研發出一種新型治療結直腸癌的方法。

4 小 結

Cdc25C和CyclinB1在細胞周期G2/M轉換中起重要作用。在對肝癌、結腸癌、胃癌、前列腺癌等多種腫瘤的研究中發現存在CyclinB1和Cdc25C的表達較正常組織明顯升高，提示CyclinB1和Cdc25C在腫瘤發生發展過程中起著作用，二者相互作用于細胞周期，促進細胞增殖，具體機制有待進一步研究。Cdc25C和CyclinB1有望成為作為腫瘤標志物以及腫瘤治療靶點，將對腫瘤的早期診斷和治療起著重要作用。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.08.018

：A

：1009-5519（2015）08-1170-04

2014-10-23

2014-11-02）

彭花（1985-），女，湖南湘潭人，碩士研究生，主治醫師，主要從事病毒性肝炎臨床與基礎研究工作；E-mail：252279706@qq.com。

蔣孝華（E-mail：dream_03_08@126.com）。