Wip1基因在腫瘤中的表達及機制研究進展

楊 陽，劉維鵬, 李士新

1.延安大學附屬醫院(延安716000)，2.延安大學教學部(延安716000)

野生型p53誘導的磷酸酶1(wild-type p53-induced phosphatase 1，Wip1)基因是較新發現的一種原癌基因，屬一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶，Wip1基因與其他致癌基因有協同作用，抑制了許多腫瘤抑制基因，它與人類多種惡性腫瘤的發生和發展密切相關[1]。人們已經開始針對以Wip1為靶點的化療、放療、及基因治療進行研究，取得初步成果。因此本文就Wip1 基因在腫瘤中的研究進展做一綜述。

1 Wip1 基因和Wip1蛋白

1997年, Fiscella 等經γ射線/紫外線照射誘導用mRNA差異表達基因篩選法發現了Wip1基因，并發現Wip1的表達依賴于野生型的抑癌蛋白p53[1]。Wip1蛋白主要存在于胞核內，是PP2C家族中的一員，由PPM1D (Protein phosphatase magnesium-dependent 1 delta) 基因編碼。PPM1D基因含6個編碼區，在人位于染色體17q23/q24區域，在小鼠位于11號染色體上p53 基因的附近；小鼠PPM1D與人PPM1D有83%的同源性。人Wip1蛋白的相對分子質量為 61 kD，有605個氨基酸；小鼠Wip1蛋白的相對分子質量為 66 kD，有598個氨基酸。人類Wip1多肽鏈包含兩個主要區域：N-端第1-375位的氨基酸為磷酸酶區，序列高度保守；第376-605位的氨基酸為非催化區，序列低保守；第65-368位的氨基酸序列與蛋白磷酸酶2C(Protein phosphatase type 2C, PP2C)有高度同源性，其中N-端有3個區域完全相同，所以Wip1被歸為PP2C蛋白酶家族，PP2C家族的蛋白均為絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶。

2 Wip1 基因的生理作用

Wip1基因對個體發育起著重要的調節作用。Wip1基因敲除鼠有發育不全、生殖器官萎縮、生殖能力下降和壽命縮短一系列改變。Wip1可通過增強類固醇受體共激活劑1的活性而正向調節雌激素、黃體酮和雄激素受體的活性[2]。Wip1在調節神經干細胞的生成中也起著重要作用，Wip1缺失的神經干細胞細胞周期停滯于G2期，細胞內p53蛋白磷酸化增加使依賴p53的細胞周期抑制因子如p21等表達上調。用 Wip1基因和p53基因雙基因敲除小鼠研究發現，Wip1是通過p53而調節神經干細胞的細胞周期，對Wip1基因敲除的小鼠再敲除p53基因即可完全逆轉Wip1缺失引起的神經干細胞的細胞周期受損，并使神經干細胞以及成神經細胞的數量增多[3]。

3 Wip1 基因的促癌機制

細胞內抑制腫瘤發生的基因中，抑癌基因p53的作用最為重要；大約50%的人類癌癥伴有p53突變或功能失活，說明p53在抑制腫瘤發生中的重要作用。p53通過減少細胞突變以及抑制突變細胞的增殖和生長從而發揮抑癌作用，完整的p53是阻止癌癥發生發展的關鍵。

Wip1基因促進腫瘤發生發展的主要機制是抑制抑癌基因 p53。目前通過至少四種機制，Wip1可以抑制p53的活性：①直接去磷酸化p53蛋白N端第15位氨基酸，使p53蛋白功能失活[4];②p53蛋白在第33位和46位絲氨酸殘基的磷酸化被P38MAPK的去磷酸化阻止，p53蛋白的功能被激活[5]；③p53蛋白在第20位絲氨酸殘基[5]去磷酸化，被Chk1磷酸化，從而使p53蛋白功能失去活性；④通過P38MAPK的去磷酸化表達促進MDM2和p53的結合以滅活p53蛋白功能。

有文獻報道,Wip1還抑制其它腫瘤抑制基因的活性，例如TM、P16INK4α和P14/P19ARF。例如ATM/ATRDNA介導損傷修復對于防止腫瘤形成很重要，并且Wip1的高表達可以減少依賴于ATM級聯信號傳導和抑制DNA損傷修復，從而促進細胞周期的進程，最終導致腫瘤形成。

4 Wip1基因的高表達與某些惡性腫瘤的關系

4.1 乳腺癌：2002 年，趙吉星等[6]和Fu等[7]率先報道了Wip1在乳腺癌發生發展中所起的作用。他們發現，乳腺癌細胞染色體17q23位點的PPM1D基因發生擴增，通過調節細胞轉化和細胞凋亡而促癌致癌。趙吉星[6]等用組織微數組法檢測了原發性乳腺癌中Wipl基因的表達情況，結果發現在326例原發性乳腺癌患者中有37例患者(11.3%)存在著PPM1D基因的擴增，在有PPM1D基因擴增的8例患者中有7例患者(87.5%)存在有PPM1D mRNA的過表達。Fu等[7]得出了與Bulavin等類似的結果，并進一步發現Wip1的高表達使由p38MAPK-p53-Wip1軸信號傳導通路維持的穩態被打破，p38MAPK的去磷酸化使野生型p53蛋白失活并使pl6蛋白水平降低，從而導致乳腺癌發生。Park[8]等于2012 年用75例乳腺癌組織和癌旁組織用免疫組化Elivision法檢查其中的 Wip1蛋白的表達水平。用逆轉錄聚合酶鏈反應檢測了其中30例乳腺癌和癌旁組織中Wipl mRNA 的表達情況，并對 Wipl的高表達和乳腺癌的臨床病理等的關系進行了分析。結果發現，乳腺癌癌組織和癌旁組織中Wip1蛋白的表達率分別為 69.3%和5.3%，癌組織中Wipl蛋白的比癌旁組織顯著升高；Wip1 mRNA在乳腺癌癌組織中的表達值為 0.82，顯著高于癌旁組織中的表達值(0.55)；Wip1蛋白的高表達與p53蛋白的表達呈負相關，與患者年齡、乳腺癌瘤塊大小、TNM 分期、淋巴結轉移和雌孕激素受體表達無關。因此，Wip1在乳腺癌中的高表達可以促進乳腺癌的發展，Wip1將成為乳腺癌基因治療的一個新靶點。

4.2 肺癌：肺癌是全球最常見腫瘤，其中非小細胞肺癌占肺癌的40%以上，其病因與機制尚不明確。許多學者認為可能與癌基因的激活和癌基因的功能下降或缺失有關[9]。Bulavin等[10]研究了Wip1和p53在非小細胞肺癌中表達及其意義，結果發現，Wip1 mRNA在非小細胞肺癌和正常肺組織都有表達，在非小細胞肺癌組織中其表達明顯高于正常肺組織，此外，Wip1 mRNA表達水平在細胞低分化組高于高分化組。顧勇等研究了Wip1與非小細胞肺癌(NSCLC)的關系，結果表明Wip1 mRNA在NSCLC和正常肺組織中均有表達，并且在NSCLC中，Wip1 mRNA的表達水平明顯高于正常肺組織。Li等[11]也發現Wip1 mRNA在非小細胞肺癌組織中的表達水平明顯高于正常肺組織，且與性別和年齡沒有相關性。Park和Satoh等報道了Wip1能通過作用于細胞內DNA損傷修復的功能而促進肺癌多種其他癌細胞的增殖，并發現Wip1與肺腺癌的分化程度及預后情況相關[12]。以上研究提示，Wip1 mRNA和蛋白的高表達與非小細胞肺癌的發生發展密切相關，有望成為非小細胞肺癌基因治療的一個靶點，并對判定非小細胞肺癌的惡性程度和評估患者的預后有參考價值。

4.3 神經膠質瘤：神經膠質瘤又名膠質細胞瘤，簡稱膠質瘤，是最常見的原發性中樞神經系統腫瘤。這種腫瘤的特點是發病非常迅速，甚至于手術后，還有復發的可能。p53突變或缺失在神經膠質瘤的形成中起著重要的作用[13]，是腦膠質瘤中最常見的一種基因改變，通過直接或間接抑制腫瘤抑癌基因p53的功能，Wip1基因的過度表達在神經膠質瘤的發生和發展中起著重要的作用。多形性膠質母細胞瘤細胞系包括p53野生型和p53突變體，其中U87是p53野生型，而U21是p53突變體，Wip1在野生型p53誘導的U87細胞中表達；而Wip1的高表達對p38MAPK/p53信號通路具有負反饋抑制作用，這可能是U251細胞系p53基因突變的原因[13]。Yang等[14]用免疫組化法檢測Wip1蛋白在神經膠質瘤中的表達。結果表明，在高級別神經膠質細胞瘤組織中，Wip1的表達率高于低級別的神經膠質瘤組織。據報道[15]，在髓母細胞瘤D283細胞中，Wip1蛋白和mRNA的表達可以被RNAi抑制，并增加p53的表達，從而誘導細胞凋亡。用RNAi沉默膠質母細胞瘤U251株中Wip1的表達抑制了瘤細胞的增殖。有研究人員用免疫組織化學SP法檢測神經膠質瘤組織及正常腦組織中Wip1、p53和PCNA的表達情況[16]，用逆轉錄聚合酶鏈反應檢測神經膠質瘤組織及正常腦組織中Wip1 mRNA 的表達情況。結果顯示，Wip1在神經膠質瘤組織中表達高于正常腦組織，Wip1的表達水平隨腫瘤病理級別的升高而升高，低級別膠質瘤和高級膠質瘤Wip1 mRNA 表達無顯著性差異，高級別膠質瘤中 Wip1蛋白的表達顯著性地高于低級別膠質瘤中Wip1蛋白的表達； Wip1表達與p53表達呈正相關、與PCNA的表達也呈正相關，提示Wip1 是由p53誘導產生，Wip1與PCNA在神經膠質瘤惡性浸潤性生長中可能起協同作用。

4.4 Wip1與其它腫瘤：Hu等[17]研究發現Wip1高表達與胰腺神經內分泌瘤的預后有密切關系，并支持Wip1作為一種預后因子。李宗濤[18]通過檢測Wip1蛋白和Wip1mRNA在結直腸癌組織中的表達，發現Wip1結直腸癌組織中的表達明顯高于癌旁組織，差異有統計學意義。結果表明Wip1高表達與結直腸癌的發生密切相關。并且Wip1的表達水平與年齡、性別、部位均無關，與淋巴結轉移、Dukes分期、組織學分級及遠處轉移無關；在高表達Wip1組和低表達Wip1患者組患者中，5年總生存率和無復發生存率之間存在統計學上的顯著差異。楊德華等[19]研究發現Wip1蛋白在甲狀腺乳頭狀癌組織中高表達率為64.3%(45/70)，與正常甲狀腺組織0(0/20)有統計學差異。這些結果表明Wip1與甲狀腺乳頭狀癌的發生和發展有關。Wip1的高表達與年齡、性別、腫瘤大小、淋巴結轉移和病理分期無關，甲狀腺乳頭狀癌存在異常p16/p53/P38MAPK/Wip1通路，其機制可能與wip1異常上調后P38MAPK、p53、P16的抑制有關。李哲[20]通過Wip1基因對人肝細胞系Huh-7的作用表明：wip1基因表達的增加可以促進Huh-7細胞增殖，增強它們的遷移和侵襲能力；而Wip1基因表達的減弱可抑制Huh-7細胞增殖，抑制它們的遷移和侵襲能力。在Wip1基因被干預后，下游通路或蛋白質的表達受到Wip1/NF-KB信號通路控制，從而影響細胞生物學特性，這被認為與NF-KB有關。

5 Wip1與惡性腫瘤的治療

5.1 以Wip1為靶點的腫瘤化療：有學者TanDS[21]利用色素原位雜交技術發現Wip1在卵巢透明細胞癌中的高表達與17q23.2高擴增密切相關，并且17q23.2高擴增對Wip1抑制劑很敏感，因此，開發Wip1基因高擴增的藥物研發具有重要意義。單獨使用阿霉素或卡鉑相比，與野生型p53神經母細包瘤細胞株的選擇性Wip1抑制劑治療相結合可提高細胞死亡[22]。Yod等[23]研究發現三氧化二砷在體外可直接抑制Wip1磷酸化，在體內可通過抑制Wip1活化而磷酸化chK2、p38MAPK，具有誘導腫瘤細胞凋亡的作用。

5.2 以Wip1為靶點的腫瘤放療：磷酸化組蛋白2(r-HzAX)在DNA損傷識別、修復和維持基因組穩定性方面發揮著重要作用，并具有抑制腫瘤生長的特點。近期文獻[24]表明，Wip1可直接去磷酸化磷酸化組蛋白2，磷酸化組蛋白2的去磷酸化作用導致腫瘤細胞損傷反應“關閉”，從而使腫瘤細胞避免進一步損傷，誘導腫瘤生長加速。

5.3 以Wip1為靶點的腫瘤基因治療：人們已經開始針對以Wip1為靶點的基因治療進行研究，miR-16特異性靶向Wip1mRNA作用可以負性調節Wip1的表達，抑制小鼠乳腺癌腫瘤干細胞的自我增殖及提高乳腺癌細胞株MCF-7對阿霉素的敏感性[25]。有研究表明，沉默的Wip1基因表達增加了化療在結腸癌細胞中的敏感性[26]。Yod 等[23]應用三氧化二砷聯合siRNA技術沉默急性早幼粒細胞白血病細胞株中高表達Wip1的基因，可增強ChK2和P38MAPK誘導細胞凋亡，提高白血病細胞凋亡的敏感性。

6 展 望

Wip1是一種新發現的原癌基因，它在多種腫瘤中高度表達，與腫瘤的發生、發展密切相關。然而， Wip1與不同癌基因之間的相互作用以及Wip1在腫瘤上的作用機制尚不清楚。因此，探索Wip1在腫瘤發病過程中的作用及調控機制，對腫瘤的早期診斷、合理靶向治療，提供切實可行的理論依據。

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