Cul7基因的研究進(jìn)展及其與乳腺癌的相關(guān)性

張寧鑫 劉 倩 董鳳萍 張 杰 聶建云

（昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院，云南省乳腺癌臨床研究中心，云南 昆明 650118）

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Cul7基因的研究進(jìn)展及其與乳腺癌的相關(guān)性

張寧鑫 劉 倩 董鳳萍 張 杰 聶建云*

（昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院，云南省乳腺癌臨床研究中心，云南 昆明 650118）

【摘要】Cul7被稱(chēng)為KIAA0076、p185，是蛋白質(zhì)泛素化中cullin家族的成員之一，目前有關(guān)Cul7與3M綜合征及肝癌、肺癌、前列腺癌、絨毛膜癌等腫瘤發(fā)生發(fā)展的研究較多，但Cul7與乳腺癌的相關(guān)研究尚少。本文就以國(guó)內(nèi)外對(duì)Cul7的研究為基礎(chǔ)，對(duì)其與乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的關(guān)系進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】Cul7；蛋白質(zhì)泛素化；乳腺癌

近年來(lái)，乳腺癌已成為女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。目前乳腺癌的發(fā)病因素雖然并不明確，但相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，該病的發(fā)生發(fā)展也有一定的規(guī)律可循，乳腺癌的發(fā)生是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果［1］。文獻(xiàn)報(bào)道Cul7基因與肝癌、肺癌、前列腺癌、絨毛膜癌等發(fā)生發(fā)展有關(guān)，但是它與乳腺癌的相關(guān)文獻(xiàn)較少，本文就Cul7與乳腺癌發(fā)生發(fā)展中可能存在的潛在作用進(jìn)行綜述。

1 Cu17在蛋白質(zhì)泛素化中的作用

Cul7被稱(chēng)為KIAA0076、p185，是蛋白質(zhì)泛素化中cullin家族的成員之一，1994年Cul7基因被Nomura等首次發(fā)現(xiàn)［2］。它參與形成了泛素連接酶（E3）的骨架，是一種泛素連接酶亞基。蛋白質(zhì)泛素化在哺乳動(dòng)物的生命過(guò)程中有著重要的作用，而Cullin蛋白質(zhì)家族在蛋白質(zhì)泛素化中扮演著重要的角色，即Cullin蛋白質(zhì)分子支架在細(xì)胞蛋白質(zhì)的翻譯后修飾有至關(guān)重要的作用。哺乳動(dòng)物cullin蛋白質(zhì)家族由8個(gè)成員（CUL1- CUL7和PARC），它的特點(diǎn)是cullin同源域，均屬于泛素連接酶（CRL）復(fù)合物E3。CUL7作為E3泛素連接酶的結(jié)構(gòu)部件，包括SKP1，ROC1，F(xiàn)BXW8，9，是酶降解途徑的一部分，其作用靶點(diǎn)包括生長(zhǎng)因子信號(hào)分子，以及其他cullin蛋白質(zhì)家族，CUL7還與腫瘤抑制基因p53有交互作用。泛素化在調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程、細(xì)胞增殖，凋亡和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面的作用非常重要，在蛋白質(zhì)修飾中也起到了重要的作用，Cul7與SKPl、Fbx29（也稱(chēng)為FBXW8）、ROCl組成了SCF-ROCl樣E3泛素連接酶復(fù)合物，Cul7只與SKPI-Fbx29復(fù)合體相互作用，而不能和SKPl單獨(dú)作用，表明了Cul7是被Fbx29調(diào)控的［3］。

一些生物模型的基因研究，揭開(kāi)了許多與cullin蛋白質(zhì)相關(guān)的生理功能包括細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)展、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄控制、腫瘤抑制等。此外，CUL7基因的突變還與人類(lèi)遺傳疾病有關(guān)，它參與的蛋白酶體通路途徑是一個(gè)選擇性的蛋白質(zhì)降解途徑，它在細(xì)胞凋亡，腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中具有重要作用［4，5］。

2 Cul7與遺傳性疾病

CUL7含有大量多肽域，它負(fù)責(zé)ROC1結(jié)合和DOC域，并且，Cul7 與F-BOX蛋白也有相互作用，作用于Fbx29的泛素依賴(lài)蛋白質(zhì)水解途徑［3］。在Tsunematsu等［6］的試驗(yàn)中，Cul7基因缺陷小鼠和 Fbx29突變可導(dǎo)致胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩、胎盤(pán)發(fā)育異常、血管結(jié)構(gòu)等異常，又一次說(shuō)明Cul7基因的異常是導(dǎo)致生長(zhǎng)發(fā)育障礙的重要因素。

2.1 3M綜合征是一種常染色體隱性遺傳病，其特點(diǎn)是由于CUL7，OBSL1或CCDC8的突變?cè)斐蓢?yán)重胎兒和產(chǎn)后生長(zhǎng)受限。臨床主要特征包括特殊的侏儒、面部畸形、骨骼異常等。但是其患者的智力和激素水平是正常的。研究表明3M綜合征是由于Cul7的R1445X 和H1464P片段發(fā)生了突變，使Cul7與ROCl不能相互作用的。然而CUL7，OBSL1，CCDC8的相互聯(lián)系及其潛在作用是導(dǎo)致3M綜合征主要因素［7］。Cul7中心是一種在E3泛素連接酶中形成的結(jié)構(gòu)蛋白，現(xiàn)在已知其可使胰島素1受體基質(zhì)退化。CUL7泛素連接酶與細(xì)胞周期素d 1和生長(zhǎng)因子信號(hào)分子IRS-1的作用中，后者可能導(dǎo)致GH-IGF基因的功能障礙。OBSL1是一個(gè)細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)和穩(wěn)定CUL7的作用。CCDC8是該途徑中的最新成員，與OBSL1，CUL7，p53共同作為輔助因子。潛在的CUL7和OBSL1序列變異已確定在特發(fā)性身材矮小（ISS）在有重要作用［8］。

2.2 雅庫(kù)特身材矮小綜合征（Yakuts shofl statuer syndrome）是一種臨床癥狀與3M綜合征相似的常染色體隱性遺傳疾病。雅庫(kù)特身材矮小癥患者具有獨(dú)特的臨床表現(xiàn)，新生兒呼吸窘迫癥的發(fā)生率較高，但是較少有骨骼異常，而其他雅庫(kù)特生長(zhǎng)不足的患者臨床特征與3M綜合征相似，表現(xiàn)為侏儒和面部畸形。2007年Maksimova等［9］在《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志》發(fā)表的研究表明，雅庫(kù)特人的身材矮小癥是Cul7的突變?cè)斐傻模芯抗灿?7個(gè)雅庫(kù)特人家庭的43例身材矮小癥患者參與，它們均患有常染色體隱性遺傳非進(jìn)展性生長(zhǎng)不足和面部畸形，但智力正常。研究者通過(guò)基因標(biāo)記對(duì)患者的基因進(jìn)行了基因定位，以確定病變的基因，這可能與Cul7突變導(dǎo)致出現(xiàn)胎兒胎盤(pán)血管的異常形成和支氣管軟骨的異常生長(zhǎng)。該研究不僅為身材矮小癥發(fā)病機(jī)制提供新的證據(jù)，也進(jìn)一步證實(shí)了Cul7是導(dǎo)致雅庫(kù)特身材矮小綜合征的重要因素。

3 Cul7與腫瘤

泛素蛋白酶體通路途徑是一個(gè)選擇性的蛋白質(zhì)降解途徑，它在細(xì)胞凋亡，腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中具有重要作用。泛素化與去泛素化的改變和多種腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，惡性腫瘤多伴隨癌基因和抑癌基因產(chǎn)物的表達(dá)異常。如一些泛素-蛋白酶體系統(tǒng)的底物是生長(zhǎng)因子，它們?nèi)绻荒苷５貜募?xì)胞內(nèi)降解，就會(huì)引發(fā)腫瘤；泛素可結(jié)合N-myc、c-myc、c-fos、c-jun、Fbxw8 和EGFR；抑癌基因產(chǎn)物，例如 p53 和p27 蛋白等的不穩(wěn)定性也和腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［10］。

3.1 文獻(xiàn)報(bào)道提示，Cul7基因參與肝臟代謝綜合征相關(guān)的致癌作用。Parais等［11］的研究中，癌旁肝纖維化及肝硬化的是與6p21.1擴(kuò)增肝癌相關(guān)的唯一臨床病理現(xiàn)象。而CUL7基因是位于6p21.1位點(diǎn)的基因，其表達(dá)的增加表現(xiàn)在肝癌與6p21.1擴(kuò)增，并出現(xiàn)cyclin D1表達(dá)下降。利用siRNA轉(zhuǎn)染誘導(dǎo)cyclin D1表達(dá)的肝癌細(xì)胞株中可使CUL7下調(diào)（通過(guò)促進(jìn)其降解），減少細(xì)胞增殖和凋亡增加。這也說(shuō)明Cul7在肝癌的發(fā)生與發(fā)展中有很重要的作用。

3.2 CUL7基因在肺癌中的高表達(dá)和患者預(yù)后較差有關(guān)［12］。Kimss等［13］在2007年的研究中證明了Cul7可以同時(shí)與C-Myc和N-Myc相互作用，并且證明了CUL7可能在正常細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程起重要作用，CUL7基因的過(guò)度表達(dá)可能是肺癌人群中預(yù)后較差的一項(xiàng)重要因素。

3.3 FBXW8（也稱(chēng)為Fbw6 或Fbx29）是E3泛素連接酶系統(tǒng)中形成的一個(gè)復(fù)雜的F-box蛋白，能與Cullin家族中CULl、CUL7以及Skpl、ROCl結(jié)合形成E3連接酶復(fù)合體，在泛素化和去泛素化中發(fā)揮作用。FBXW8在CUL1-Cul7復(fù)合物的形成和胎盤(pán)發(fā)育中是必不可少的，對(duì)哺乳動(dòng)物發(fā)育至關(guān)重要。Cul7形成異二聚體復(fù)合物依賴(lài)于FBXW8的作用。該實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)小鼠的Cul7的胚胎成纖維細(xì)胞中有IRS-1的積聚，并表現(xiàn)出IRS-1的下游信號(hào)通路活性增加，導(dǎo)致小鼠子宮與卵巢內(nèi)細(xì)胞生長(zhǎng)不良，這些現(xiàn)象讓人聯(lián)想到Cul7是否與女性子宮癌與卵巢癌的發(fā)病有關(guān)聯(lián)［6］。有文獻(xiàn)報(bào)道，F(xiàn)bxw8通過(guò)可以導(dǎo)致絨癌細(xì)胞JEG-3的增殖，而影響胎盤(pán)的發(fā)育［14］。而Fu等［15］的試驗(yàn)也證實(shí)了小鼠CUL7缺陷可致胚胎和其在宮內(nèi)生長(zhǎng)遲緩，說(shuō)明CUL7對(duì)胎盤(pán)形成和生長(zhǎng)發(fā)育起著重要調(diào)節(jié)作用，并表明CUL7是滋養(yǎng)層細(xì)胞的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，有影響胎盤(pán)發(fā)展的作用，泛素連接酶cul7可誘發(fā)人類(lèi)絨毛膜癌的發(fā)生。

3.4 Polyak 等［16］學(xué)者在1994年的試驗(yàn)中也證實(shí)，在結(jié)腸癌細(xì)胞系HCT 116中，有效控制Fbxw8的表達(dá)并人為使之下降，能抑制癌細(xì)胞的增殖，使細(xì)胞阻滯在G1/S期從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的目的。

鑒于以上文獻(xiàn)所證實(shí)的Cul7基因與人類(lèi)生理功能和部分疾病的關(guān)系，它是否也與乳腺癌有相關(guān)性呢？

4 Cul7與乳腺癌的相關(guān)性

Guo等［17］的試驗(yàn)證實(shí)了Cul7的過(guò)度表達(dá)有可能下調(diào)P53基因從而增加乳腺癌的增殖和侵襲性。腫瘤抑制基因p53由于其在癌癥的重要性被廣泛研究，其作用包括序列特異性的DNA結(jié)合，亞細(xì)胞定位等。CUL7在體內(nèi)與P53的相互作用在帕洛阿爾托研究中心已經(jīng)得到確認(rèn)，Peter等［18］通過(guò)培育依托泊苷誘導(dǎo)DNA損傷的細(xì)胞株發(fā)現(xiàn)CUL7蛋白水平明顯增加，并需要P53的參與核磁共振NMR揭示P53 與CUL7的直接結(jié)合顯示了P53主要的結(jié)合位點(diǎn)在進(jìn)化保守的CUL7 CPH結(jié)構(gòu)域，并已確認(rèn)在MCF-7乳腺癌細(xì)胞發(fā)生發(fā)展中與CUL7相關(guān)聯(lián)。現(xiàn)在認(rèn)為p53腫瘤抑制基因突變和積累的蛋白質(zhì)在乳腺癌形成中發(fā)揮作用，p53蛋白的積累和基因改變會(huì)增加乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。cul7與p53和Fbxw8的相關(guān)性表明，cul7也是乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的一個(gè)重要因子之一。

5 結(jié) 語(yǔ)

基于目前的基礎(chǔ)及臨床研究成果，Cul7基因顯現(xiàn)出與人類(lèi)生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，是3M綜合征及雅庫(kù)特身材矮小綜合征等遺傳性疾病的關(guān)鍵致病因素；Cul7基因與肝癌、肺癌、結(jié)腸癌、絨毛膜癌等腫瘤的發(fā)生發(fā)展也有很顯著的相關(guān)性。鑒于Cul7基因產(chǎn)生作用和生物學(xué)效應(yīng)的機(jī)制，我們有理由相信，Cul7基因與乳腺癌之間也極有可能會(huì)存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。因此，關(guān)于Cul7基因與乳腺癌相關(guān)性的研究，有可能會(huì)為乳腺癌的診斷、治療，甚至預(yù)防帶來(lái)新的靶點(diǎn)和方向，值得我們?cè)诖祟I(lǐng)域深入探索。

參考文獻(xiàn)

［1］ Watson IR，Takahashi K，F(xiàn)utreal PA，et al.Emerging patterns of somatic mutations in cancer［J］.Nat Rev Genet，2013，14（10）:703-718.

［2］ Nagase T，Kikuno R，Ohara O.Prediction of the coding sequences of unidentified human genes.XXII.The complete sequences of 50 new cDNA clones which code for large proteins［J］.DNA Res，2001，8（6）:319-327.

［3］ Dias DC，Dolios G，Wang R，et al.CUL7:A DOC domain-containing cullin selectively binds Skp1*Fbx29 to form an SCF-like complex ［J］.Proc Nat Acad Sci，2002，99（26）:16601-16606.

［4］ Xu X，Sarikas A，Dias-Santagata DC，et al.The CUL7 E3 Ubiquitin Ligase Targets Insulin Receptor Substrate 1 for Ubiquitin-Dependent Degradation［J］.Mol Cell，2008，30（4）:403-414.

［5］ Berndsen CE，Wolberger C.New insights into ubiquitin E3 ligase mechanism［J］.Nat Struct Mol Biol，2014，21（4）:301-307.

［6］ Tsunematsu R，Nishiyama M，Kotoshiba S，et al.Fbxw8 Is Essential for Cul1-Cul7 Complex Formation and for Placental Development ［J］.Mol Cell Biol，2006，26（16）:6157-6169.

［7］ Yan J，Yan F，Li Z，et al.The 3M complex maintains microtubule and genome integrity［J］.Mol Cell，2014，54（5）:791-804.

［8］ Meazza C，Lausch E，Pagani S，et al.3-M syndrome associated with growth hormone deficiency:18 year follow-up of a patient［J］.Ital J Pediatr，2013，39:21.

［9］ Maksimova N，Hara K，Miyashia A，et al.Clinical，molecular and histopathological features of short stature syndrome with novel CUL7 mutation in Yakuts:new population isolate in Asia［J］.J Med Genet，2007，44（12）:772-778.

［10］ Strous GJ，Govers R.The ubiquitin-proteasome system and endocytosis［J］.J Cell Sci，1999，112（Pt 10）:1417-1423.

［11］ Paradis V，Albuquerque M，Mebarki M，et al.Cullin7:a new gene involved in liver carcinogenesis related to metabolic syndrome［J］. Gut，2013，62（6）:911-9119.

［12］ You J，Wang L，Huang J，et al.Low glucose transporter SLC2A5-inhibited human normal adjacent lung adenocarcinoma cytoplasmic pro-B cell development mechanism network［J］.Mol Cell Biochem，2015，399（1/2）:71-76.

［13］ Kim SS，Shago M，Kaustov L，et al.CUL7 Is a Novel Antiapoptotic Oncogene［J］.Cancer Res，2007，67（20）:9616-9622.

［14］ Lin P，F(xiàn)u J，Zhao B，et al.Fbxw8 is involved in the proliferation of human choriocarcinoma JEG-3 cells［J］.Mol Biol Rep，2011，38（3）: 1741-1747.

［15］ Hofmann TG，Kong C，Samovski D，et al.Ubiquitination and Degradation of the Hominoid-Specific Oncoprotein TBC1D3 Is Mediated by CUL7 E3 Ligase［J］.PLoS ONE，2012，7（9）:e46485.

［16］ Polyak K，Lee MH，Erdjument-Bromage H，et al.Cloning of p27Kip1，a cyclin-dependent kinase inhibitor and a potential mediator of extracellular antimitogenic signals［J］.Cell，1994，78（1）:59-66.

［17］ Guo H，Wu F，Wang Y，et al.Overexpressed ubiquitin ligase Cullin7 in breast cancer promotes cell proliferation and invasion via downregulating p53［J］.Biochem Biophys Res Commun，2014，450（4）: 1370-1376.

［18］ Jung P，Verdoont B，Bailey A，et al.Induction of Cullin 7 by DNA damage attenuates p53 function［J］.Proc Nat Acad Sci，2007，104 （27）:11388-11393.

中圖分類(lèi)號(hào)：R737.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-8194（2016）03-0034-02

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