CDCA3在腫瘤領域的研究進展

王　芹綜述　孫正魁審校

細胞周期調控異常將導致細胞過度增殖以及惡性腫瘤的發生。因此，細胞周期調控相關因子的研究對于揭示腫瘤的發生發展具有重要意義。在細胞周期的不同階段，細胞分裂調控基因的表達都是必需的。許多研究報道了致癌作用與細胞周期相關基因的關系[1-3]。細胞周期相關因子(cell division cycle associated protein 3，CDCA3)又稱Tome-1(trigger of mitotic enrry protein1)，其開放閱讀框由268個氨基酸組成，是細胞有絲分裂過程中所必需的胞質蛋白。

1　CDCA3的調控機制

CDCA3是FBOX蛋白，是細胞有絲分裂過程中所必需的胞質蛋白。它通過與S期激酶相關蛋白1(S-phase kinase-associateprotein1，SKP1)、淘汰素(cullin-1)共同參與E3連接酶復合物的構成，與有絲分裂抑制激酶、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族成員Weel的泛素化和降解有關，并引起Cdc2蛋白在細胞周期G2期(DNA合成后期)的去磷酸化，是細胞進入有絲分裂的觸發器，且是細胞周期蛋白依賴激酶1(cdk1)/細胞周期蛋白B(cyclinB)的適當激活和細胞進入有絲分裂所必需的。由SKP1、E3泛素連接酶、cullins/cdc53、FBOX 蛋白和含有RING結構域的cullins-1/環框蛋白-1組成的SCF作為泛素蛋白體系的一部分對生理和病理條件下的許多細胞過程的調控至關重要[4]。CDCA3可能是Weel的SCF-類型的E3中的一部分。有研究表明，SKP1-cullin-FBOX(SCF)控制G1/S期靶點的失調也可能導致人類腫瘤的發生[1,5-7]。李娟等[8]利用熒光素酶報告基因實驗發現，CDCA3能夠負調控NF-KB信號通路，CDCA3可能通過TRAF1，TRAF2以及IkBa發生相互作用，發揮轉錄抑制活性，并且抑制相關靶基因的表達。CDCA3對NF-KB信號通路的負調控作用可能在腫瘤細胞的增生和凋亡過程中有重要生理意義。

2　CDCA3在腫瘤中的表達

快速的細胞生長和細胞分裂是幾乎所有惡性腫瘤的特征，細胞周期調節蛋白的不適當表達可以導致腫瘤的發生[9]。越來越多的研究證實CDCA3的表達失調在腫瘤進展中發揮著重要作用。高表達CDCA3的癌癥患者的臨床治療效果更差，CDCA3有可能成為癌癥的一種新的潛在預后標志物以及新的治療靶點。

2.1　非小細胞肺癌

非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)是肺癌的最常見類型，約占80%。盡早手術治療仍然是NSCLC治療的最佳選擇，然而仍然有很多患者局部復發或者遠處轉移[10]，雖然加入了化療和靶向治療，5年存活率仍只有15%[11]。由于藥物的耐藥性，尋找新的治療靶點是不可避免的。Mark N.Adams等[12]使用生物信息學、免疫組化、western blot方法分析CDCA3在鱗狀NSCLC及非鱗狀NSCLC的腫瘤組織和正常組織中的表達，通過對3種永生化的支氣管上皮細胞系(HBEC)和7個NSCLC細胞系體外實驗使用siRNA消耗CDCA3以確定CDCA3在NSCLC中的功能。在這項研究中，Mark N.Adams等發現CDCA3蛋白在81.1%的腺癌患者中表達，鱗癌中的表達率也高達61.9%。CDCA3在NSCLC腫瘤組織中的表達要比正常組織中的表達明顯升高，且高表達的CDCA3水平與更差的臨床預后相關[12]。對比HBEC，CDCA3在NSCLC細胞系的表達同樣升高，但CDCA3的表達降低明顯減少NSCLC腫瘤細胞的增殖。CDCA3消耗引起G2/M期細胞周期進展不良，p21上調，細胞衰老的誘導。CDCA3可以作為NSCLC的預后因子，并且可以通過抑制細胞生長及促進腫瘤細胞衰老而成為一種潛在的新型治療靶點。

2.2　乳腺癌

乳腺癌根據基因表達分析可以分為不同的亞型，不同的分子亞型有著不同的臨床預后[13]。Luminal型乳腺癌分為A、B 2個亞型，Luminal A型乳腺癌通常被認為有著更好的預后[14]。然而并不是所有的Luminal A型乳腺癌都有著良好的預后。Javier Pérez-Pea等[15]聚焦于細胞周期功能上調基因，使用轉錄組分析公共數據集，評估正常乳腺組織和乳腺癌組織之間的差異性表達，使用KM繪圖儀在線工具[16]分析選定的基因與RFS及OS之間的聯系。在Luminal A型乳腺癌中，有77種基因被發現差異性表達于正常乳腺組織和惡性乳腺組織之間，但其中只有5種基因與更差的RFS和OS相關，這5個基因為GTSE1、CDCA3、FAM83D、SMC4以及MKi67，CDCA3聯合FAM83D對RFS高度影響。GTSE1對OS高度影響。然而在Luminal B型乳腺癌中卻未發現這些基因對RFS及OS的影響。有絲分裂相關基因GTSE1、CDCA3、FAM83D、SMC4在淋巴結陰性或陽性的患者中都預示著更差的RFS，GTSE1在兩者中都預示著更差的OS。同時有絲分裂相關基因GTSE1、CDCA3、FAM83D、SMC4在接受化療或未接受化療的患者中也都預示著更差的RFS，GTSE1在兩者中都預示著更差的OS。因此有絲分裂相關基因GTSE1、CDCA3、FAM83D、SMC4與更差的預后相關。CDCA3在3.4%的腫瘤患者中有表達擴增，而FAM83D和SMC4分別為2.3%和2.2%。Javier Pérez-Pea等[15]認為，在Luminal A型乳腺癌中，這些基因能預測預后，可能會在抗腫瘤藥物及細胞毒性化療藥物的分類實驗中發揮作用，或是成為潛在的治療靶點。

2.3　口腔癌

口腔鱗狀細胞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)是口腔頜面部最常見的惡性腫瘤。Fumihiko Uchida等[17]利用qRT-PCR及western blot分析OSCC細胞及原發腫瘤組織中的CDCA3 mRNA和蛋白的表達，利用shRNA系統對CDCA3進行功能分析。結果發現對比正常細胞及組織，在所有的受檢細胞及原發腫瘤組織里，在mRNA及蛋白水平的CDCA3表達均升高。對比OSCC，CDCA3的蛋白表達水平在口腔癌前病變里卻沒有明顯升高。臨床數據分析發現，CDCA3的表達水平與腫瘤大小呈正相關。另外，利用shRNA抑制CDCA3的表達可以阻止細胞增殖進程停滯于G1期，同時在被干擾的細胞中，發現細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(p21Cip1，p27Kip1，p15INK4B，and p16INK4A)的上調。Fumihiko Uchida等[17]認為在口腔鱗狀細胞癌里，CDCA3的過表達頻繁發生，而且這種過表達與OSCC的發展密切相關。

2.4　其他惡性腫瘤

Hu等[18]發現CDCA3可能協同OY-TES-1共同參與肝癌細胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡。Li等[19]發現CDCA3的低表達與膀胱癌患者的總體存活更好相關。CHEN等[20]發現HoxB3通過上調CDCA3的表達促進前列腺癌的發展。

綜上所述，CDCA3是有絲分裂進入的觸發器，參與調控細胞有絲分裂的開始和結束。CDCA3在多種腫瘤中高表達，并與腫瘤的發生、發展及預后有著密切的關系。CDCA3能促進細胞增殖，降低患者生存率，可以作為腫瘤的預后指標，有望成為腫瘤治療的新靶點。目前對于CDCA3的研究還未成熟，更多的生物學功能及機制有待揭曉。