DJ-1 與婦科腫瘤的研究現狀*

朱其舟綜述；舒寬勇，肖仲清審校

（江西省婦幼保健院腫瘤科，南昌330006）

DJ-1 基因參與多種細胞的代謝過程， 包括轉錄調控、氧化應激反應、受精、線粒體調控、炎癥和纖維化形成以及預防糖基化損害。 過去十年中與疾病相關的許多遺傳研究表明，DJ-1 的突變與常染色體早發性帕金森氏病有關[1-3]。 同時亦有越來越多證據提示DJ-1 在腫瘤發生發展中也起到至關重要的作用[4-8]。DJ-1 在婦科腫瘤發生發展、轉移侵襲中扮演何種角色，值得我們探索研究。 現對近年的研究進展綜述如下。

1 DJ-1 的結構和功能

DJ-1 （RS / PARK7 / CAP1） 基因是從Hela cDNA 文庫中分離而出， 其cDNA 序列長度為842 bp，其中包含一個相對分子質量為21 kDa 的開放閱讀框。DJ-1 編碼一種189 個氨基酸的蛋白質，該蛋白質在不同物種中高度保守，并在超過22 種人體組織中普遍表達[1]。 DJ-1 的X 射線晶體結構表明它含有α/β 折疊，是DJ-1/ThiJ /PfpI 超家族中的保守成員。 DJ-1 在C 末端還包含一個螺旋結構，可介導DJ-1 蛋白以二聚體形式參與各種細胞生命活動[2]。研究DJ-1 的致病性L166P 突變體表明，該突變與常染色體隱性帕金森氏病相關,其機制為破壞C 末端區域和蛋白質的二聚化，通過泛素-蛋白酶體系統導致DJ-1 降解及其表達水平降低[3]。在基因組水平上，人類DJ-1 基因包含7 個跨度為24 kb 的外顯子， 位于染色體1p36.2–1p36.3 處，多種腫瘤細胞都會在這個區段發生染色體異常，包括聲門鱗狀細胞癌、非小細胞肺癌、乳腺癌、胃癌、肝細胞癌、胰管腺癌、前列腺癌等[4]。

研究發現DJ-1 具有多種功能， 例如可成為RNA 結合蛋白的調節亞基、 氧化還原調節的伴侶蛋白、半胱氨酸蛋白酶、轉錄共激活因子和蛋白質脫糖酶。 由此可見，DJ-1 可參與各種生命過程，包括轉錄調控、氧化應激反應、受精、線粒體調控、炎癥和纖維化形成和糖基化損傷預防[5]。DJ-1 作為一種癌基因,在大多數已知人類癌癥中存在過表達,如前列腺癌、腎癌、肝細胞癌、卵巢癌、乳腺癌、子宮頸癌、子宮內膜癌、喉鱗狀細胞癌、口腔鱗狀細胞癌等[6]。 進一步的體外和體內研究證據均提示DJ-1 過表達與食管鱗狀細胞癌、胰腺導管腺癌和胰腺癌等轉移和分化有關[7]，同時亦與胰腺癌、宮頸癌、食管鱗狀細胞癌和非小細胞肺癌患者的腫瘤進展和存活率降低呈正相關[7,8]。 總結有關DJ-1 在腫瘤發生發展中的作用，有利于研究者基于DJ-1 基因參與的信號通路來探索對癌癥進行靶向治療的可能性。

2 DJ-1 促腫瘤生成作用機制及信號通路

DJ-1 調節信號轉導的能力對細胞正常活動（如生長、衰老、凋亡和自噬以適應不斷變化的環境刺激和壓力）產生重大影響。DJ-1 表達水平或功能的變化會破壞體內信號傳導網絡的平衡，進而引發級聯反應，這些級聯反應在諸如癌癥和帕金森氏病等疾病的發生發展中發揮作用[3]。DJ-1 可以通過激活細胞外信號調節激酶（ERK1/2）途徑和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/ Akt 途徑介導細胞存活和增殖[1]。DJ-1 也可以通過抑制凋亡信號調節激酶1（ASK1）激活以及通過抑制下游凋亡級聯反應的MEKK1 /MAP3K1 激活來減弱細胞凋亡信號[9]。DJ-1 還可通過ERK、Akt 或JNK / Beclin1 等途徑調節自噬。 此外，DJ-1 通過中繼核受體雄激素受體（AR）信號傳導來調控雄性生殖功能（如精子發生）必需基因的轉錄[4]。 正是DJ-1 在各種信號轉導途徑中發揮作用，從而形成細胞穩態或由調節紊亂所導致的病理狀態。

2.1 氧化應激反應 DJ-1 作為氧化還原敏感的伴侶蛋白和氧化應激的細胞內傳感器， 可以保護腫瘤細胞免受各種氧化劑傷害。 當發生氧化應激反應時，DJ-1 從細胞質轉運到線粒體并穩定線粒體通透性， 使其具有更強的細胞保護活性并降低氧化應激反應[10,11]。 最近證據表明，DJ-1 可以調節線粒體裂變，從而保護細胞免于死亡，被氧化應激反應激活的DJ-1 對于維持線粒體抗氧化活性以及在生理條件下腫瘤細胞存活至關重要[12]。除了調節線粒體功能外，研究還表明DJ-1 可穩定抗氧化劑的轉錄主調節劑Nrf2， 后者可調節編碼應激反應和抗氧化劑蛋白的基因表達。 越來越多證據表明，DJ-1 對Nrf2 的影響與帕金森氏病和癌癥進展有關，DJ-1 通過防止Nrf2 與抑制劑蛋白Keap1 結合以及隨后的泛素化來穩定Nrf2[13]。 DJ-1 對Nrf2 的作用及其抗氧化反應作用，恰可以解釋DJ-1 如何影響看似完全不同的疾病如癌癥或帕金森氏病。據此，DJ-1/Nrf2 功能軸有可能成為癌癥治療的潛在靶點，并呈現出了DJ-1 作為腫瘤生物標志物的合理性。

2.2 轉錄因子p53 Kato 等研究表明，DJ-1 通過抑制p53-Bax-caspase 途徑發揮其細胞保護作用，DJ-1 依賴于p53 DNA 結合親和力和C106 氧化，通過與p53 的DNA 結合區粘附來抑制其轉錄活性,從而干擾p53 與DNA 啟動子結合[14]。DJ-1 過表達會降低Bax 表達并抑制caspase 活化,而DJ-1 敲低會增加Bax 蛋白水平并加速caspase-3 活化和紫外線照射引起的細胞死亡[15]。 DJ-1 通過Topors介導的磺酰化作用正調控p53。 DJ-1 在體外和體內與Topors/p53BP3 結合，從而釋放p53 的磺酰化形式， 這有助于恢復p53 轉錄活性。 還有研究表明，DJ-1 在直腸癌細胞系中的表達增加可以激活特定蛋白cyclin-D1， 并通過下游因子Bax，Caspase-3 和Bcl-2 來調節MDM2/p53 信號通路并最終導致細胞周期和凋亡。 相反，敲低DJ-1 后可破壞p53 和MDM2 之間的相互作用并抑制直腸癌細胞增殖，進而上調p53 表達[16]。 Vasseur 等[17]研究提示p53 阻止了DJ-1 蛋白的積累，而p53 缺失可導致DJ-1 穩定表達甚至過表達，DJ-1 蛋白水平升高引起轉化p53 突變細胞中Akt 活化和ROS。 這一發現表明，DJ-1 是細胞轉化過程中p53 的靶標，并且在p53 調節的Akt 途徑和p53 驅動的氧化應激反應中發揮關鍵作用[17]。 綜上所述，這些研究證實了p53 和DJ-1 之間的緊密聯系，并暗示了在腫瘤發生和凋亡過程中這兩種蛋白之間可能存在精細調節關系，在未來研究中確定DJ-1 是否為突變體p53 的特定下游靶標值得探討。

2.3 PTEN/PI3K/Akt 信號通路 PTEN 是人類癌癥中最常見的突變抑癌基因之一。 Kim 等[18]首先確定DJ-1 是PTEN 功能抑制劑，DJ-1 表達水平降低和升高會導致PKB/AKT 磷酸化和磷酸化過高，分別導致生存信號激活和失活。 在原發性乳腺癌中研究顯示DJ-1 表達與PTEN 免疫反應性呈負相關，與PKB/Akt 過度磷酸化呈正相關。 也有研究提示PI3K 在直腸癌組織中高水平表達，而高水平的AKT 磷酸化與DJ-1 表達的增加密切相關，DJ-1在這一過程作為PTEN 拮抗劑并可能通過激活PI3K / AKT 途徑促進腫瘤發生[19]。 目前DJ-1 如何調節PTEN 活性的機制細節仍未完全清楚，但一些線索表明DJ-1 通過與PTEN 直接作用的方式來抑制其磷酸酶活性， 這一過程依賴于C106 氧化狀態。此外，Choi 等認為由于DJ-1 是S-亞硝基化的，NO 基團通過轉亞硝基化作用從DJ-1 轉移到PTEN， 所以DJ-1 通過轉亞硝基化反應來抑制PTEN 磷酸酶活性[20]。最初研究者認為SG2NA 是一種定位于細胞核的腫瘤抗原， 在細胞周期蛋白S和G2 期表達增加，但Tanti 等報道稱SG2NA 通過將DJ-1 和Akt 募集到線粒體來保護細胞免受氧化應激， 數據還表明SG2NA 保護DJ-1 免受癌細胞中蛋白酶體的降解， 而ROS 增強SG2NA、DJ-1和Akt 三聚化的形成[21]。 綜上，這些研究表明DJ-1通過負調節PTEN 磷酸酶活性來抑制PTEN 依賴性細胞凋亡。不僅PTEN 由DJ-1 負性調節，該信號通路下游分子也由DJ-1 控制。 研究數據支持抑制DJ-1 可能是調控腫瘤中PTEN/PI3K/Akt 信號傳導通路的重要手段。

2.4 MAPK 信號通路 有絲分裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路參與各種生理過程，對于氧化應激反應的誘導至關重要。 此信號的幾個組成部分如凋亡信號調節激酶1 （ASK1）、c-Jun N 端激酶（JNK）、p38 和細胞外信號調節激酶（ERK），直接與腫瘤發生有關。 ASK1 由死亡蛋白Daxx 精確地調控，Daxx 被ROS 激活， 增加Daxx 與ASK1 之間的相互作用，促進ASK1 寡聚，隨后介導JNK 和p38的下游激活，導致細胞凋亡[22]。 酵母雙雜交篩選發現死亡蛋白Daxx 是與DJ-1 相互作用的伴侶。 進一步的機理研究表明， 野生型DJ-1 將Daxx 螯合在細胞核中，阻止其進入細胞質，阻止其結合并激活其效應激酶ASK1，并因此觸發隨后的凋亡途徑[23]。研究表明p38/MAPK 信號轉導途徑的核心成員p38 調節/激活激酶（PRAK）也直接受DJ-1 調節。在致命性的氧化應激水平下,過氧化DJ-1 從ASK1上解離并激活它，從而啟動p38 激活和凋亡。 這些發現表明DJ-1 通過隔離Daxx 來防止細胞死亡，PRAK 可以響應氧化應激， 從而隔離細胞核中的Daxx[23,24]。 此外，有證據表明，DJ-1 通過MEKK1/SEK1/JNK1 信號級聯反應來防御紫外線誘導的細胞凋亡。 具體來說，DJ-1 物理結合MEKK1 并隔離細胞質內的MEKK1，從而阻止紫外線誘導MEKK1易位進入細胞核， 并抑制SEK1 和JNK1 下游活化。 DJ-1 的L166P 突變體使之與MEKK1 的物理締合受損，并促進其易位至細胞核，而siRNA 敲低L166P 突變體和DJ-1 均可使細胞極易受MEKK1/SEK1/JNK1 信號通路激活的影響， 進而引起細胞凋亡[25]。 這些發現表明，MAPK 信號通路的重要組成部分均受到DJ-1 嚴格調控，而這一信號傳導通路是DJ-1 發揮其細胞保護功能的關鍵機制。 除影響細胞存活外，DJ-1 還通過激活ERK/SRC 磷酸化級聯與癌細胞遷移和侵襲有關。 降低DJ-1 表達可導致ERK1/2 和SRC 磷酸化水平降低,并降低胰腺癌細胞的侵襲和細胞遷移潛能[7]。這也意味著DJ-1可以通過MAPK 途徑的負調控或正調控來防止細胞死亡并促進侵襲/遷移。

2.5 雄激素受體（AR）信號通路 雄激素受體（AR）將雄激素信號從細胞表面傳遞到細胞核， 并激活雄性生殖功能（如精子發生）所必需的基因轉錄。在此過程中DJ-1 以多種方式正向調節AR 信號傳導。 Takahashi 等[26]研究發現DJ-1 與AR 的抑制劑PIASxa/ARIP3 直接結合，并阻止PIASxa/ARIP3 與AR 形成復合物。 此外，DJ-1 與AR 結合以刺激其在激素治療的前列腺癌細胞中的轉錄活性。 新型DJ-1 結合蛋白（DJBP）可以與AR 的DNA 結合域結合，并通過募集組蛋白脫乙酰基酶（HDAC）共阻遏物復合物來抑制其轉錄活性。 HDAC-共阻遏物復合物可能將AR 變為非活性形式， 而DJ-1 可以通過廢除DJBP-HDAC 復合體來部分恢復AR 功能[27]。 方茅等[28]研究顯示68 例乳腺癌組織中，DJ-1、AR 的表達均和PTEN 蛋白的表達呈負相關，r=-0.529，P＜0.05；而兩者之間呈正相關，r=0.946，P＜0.05。 綜合DJ-1 與AR 的調節作用機制，推測DJ-1有可能通過抑制PTEN，阻遏PTEN 與AR 的結合，從而抑制三陰性乳腺癌的發生發展， 同時也對其惡性增殖、淋巴結轉移、侵襲性強和容易遠處轉移的生物學行為有重要影響。 多數研究認為DJ-1 和AR 之間的聯系還有待進一步挖掘。

3 DJ-1 與婦科腫瘤

盡管研究提示DJ-1 與人類多種腫瘤關系密切， 但其在婦科腫瘤發生發展中扮演的功能角色及發揮的作用機制仍未完全闡明， 近年來一些關于DJ-1 與婦科腫瘤間關系的研究不斷涌現，但基本上是停留在蛋白層面的描述性研究， 深入闡明其發生發展分子機制的研究仍較匱乏。

3.1 DJ-1 與宮頸癌 Choi 等采用免疫組化法檢測了30 例CIN 1、31 例CIN 3 及33 例浸潤性宮頸癌標本的PI3K-p110α、pAkt、PTEN、DJ-1 和HSP90α等蛋白表達情況，發現與CIN1 相比，CIN3 中的以上蛋白表達均顯著增加；而與CIN3 相比，浸潤性宮頸癌中僅PI3K-p110α 表達顯著增加。 CIN3 和浸潤性宮頸癌中PI3K-p110α 和DJ-1 表達以及PI3K-p110α 和pAkt 表達之間存在顯著正相關，因此認為DJ-1 參與了宮頸癌變發展過程[29]。Wang 等通過免疫組化檢測DJ-1 在宮頸癌組織、癌旁組織和正常組織中的表達，并通過RT-PCR 和Western印跡研究了Hela 細胞中DJ-1 的表達。 用siRNA干擾和轉染DJ-1，然后分別通過MTT 和流式細胞儀檢測細胞活力和凋亡。 免疫組織化學結果顯示DJ-1 在宮頸癌組織中高表達。在Hela 細胞中，DJ-1 的表達明顯高于正常對照組（P＜0.05）。 用DJ-1 siRNA 處理細胞后，細胞活力顯著下降（P＜0.05），凋亡細胞百分比顯著增加 （P＜0.05）。 此外，DJ-1 siRNA 治療組中PTEN 和AKT 的表達顯著高于對照組(P＜0.05)。 DJ-1 siRNA 治療組中p-AKT 的表達明顯低于對照組和DJ-1 過表達組 （P＜0.05）[30]。以上研究表明DJ-1 表達異常上調可能是宮頸癌發病的重要步驟，且DJ-1 可能是通過PTEN/PI3K/Akt 信號通路負調節PTEN 磷酸酶活性來抑制PTEN 依賴性的細胞凋亡過程。

3.2 DJ-1 與子宮內膜癌 Morelli 等采用免疫組化和Western blotting 法研究了25 例接受手術治療病例標本（10 例子宮內膜樣腺癌G1-G2、8 例子宮內膜樣腺癌G3、5 例子宮漿液性腺癌和2 例透明細胞癌）的DJ-1 表達情況。 實驗觀察到與對照相比，子宮內膜樣腺癌G1-G2 的血清DJ-1 水平顯著升高， 而在子宮漿液性腺癌與子宮內膜樣腺癌患者中,則發現子宮漿液性腺癌中DJ-1 水平較高。子宮漿液性腺癌中的DJ-1 免疫組化得分明顯高于EEC G1-G2。 在3 例子宮內膜樣腺癌G3 病例中，DJ-1 的表達與子宮漿液性腺癌相似。 該研究顯示DJ-1 在子宮內膜癌I 型和II 型中呈現差異性表達，這表明如果在術前就能明確病理亞型，那就能幫助外科醫生在術前確定適當的手術治療方法[31]。Shu 等采用RT-PCR 和Western blotting 方法檢測100 例子宮內膜癌組織、 癌旁組織和30 例正常子宮內膜組織中DJ-1 表達情況，同時評估轉染干擾質粒pGPU6/GF/neo-DJ-1-shRNA 對子宮內膜癌Ishikawa 細胞靶基因表達的影響并測定細胞凋亡率。結果顯示：DJ-1 在子宮內膜癌組織中的表達高于癌旁組織和正常子宮內膜組織，DJ-1 與腫瘤發生發展包括病理分化、 肌層浸潤深度和淋巴結轉移等因素相關。 敲除DJ-1 促進了Ishikawa 細胞的凋亡[32,33]。 Di Cello 等評估了DJ-1 作為高危子宮內膜癌的準確血清生物標志物的作用： 總共招募了101 名子宮內膜癌患者和44 名健康受試者進行DJ-1 血清水平測定。結果表明，子宮內膜癌組和對照組相比，或高危和低危患者相比，DJ-1 血清水平都明顯升高。在鑒別高危或低危患者時，DJ-1 的敏感性和特異性最高，分別達到95%和99%[34]。 以上研究表明DJ-1 過表達似乎與子宮內膜癌細胞凋亡負相關，有望成為可靠的腫瘤標志物，同時它可能參還與了子宮內膜癌發生、侵襲和轉移等機制。

3.3 DJ-1 與卵巢癌 Davidson 等采用RT-PCR 檢測了72 例腹水和57 例卵巢癌實體瘤標本 （42 個原發灶和15 個轉移灶）的DJ-1 mRNA 表達。 結果表明DJ-1 mRNA 在超過80%標本中表達，各組無差異。 在腹水中，化療后標本DJ-1 表達高于化療前標本（P=0.012）。 在化療后腹水患者的單因素分析中，DJ-1 表達水平（P=0.027）越高或FIGO 分期越晚（IV 與III；P=0.003），其無進展生存期越短。研究數據還顯示，DJ-1 在多發轉移的晚期卵巢癌中呈過表達， 并與其轉錄調節因子Sp1 和Sp3 共表達，而其中PTEN 表達缺失。 這些發現可以從側面說明卵巢癌細胞增殖和侵襲的分子機制[35]。Schumann 等研究了在卵巢癌術中進行靶向光動力療法（PDT）與抑制DJ-1 蛋白（癌細胞ROS 防御的關鍵參與者之一）聯合治療的新方法。 體外試驗表明，與單獨使用PDT 相比，聯合治療取得了更好的療效，并且這種增強作用在DJ-1 蛋白高表達的卵巢癌細胞中更為明顯。 在試驗小鼠中僅進行一次聯合治療就可以完全清除腫瘤， 并且接受治療的動物未發現癌癥復發的證據， 該聯合療法構建的腫瘤靶向納米藥物平臺能夠將DJ-1 siRNA 和光敏劑（Ps）依次遞送至腫瘤細胞。 傳遞的siRNA 靶向抑制了DJ-1 基因并破壞細胞內ROS 防御機制。在細胞內一方面提升ROS 水平， 另一方面減弱細胞對ROS 的耐受性，進而加劇腫瘤細胞凋亡[36]。 以上研究表明，DJ-1 在卵巢癌的增殖、侵襲中可能通過負性調控PTEN 來發揮作用， 敲低DJ-1 后可破壞卵巢癌細胞內的ROS 防御機制， 有望成為靶向治療的候選基因。

4 總結與展望

總之， 在多種人類惡性腫瘤中， DJ-1 過表達與惡性腫瘤的發生、增殖、轉移和預后密切相關。DJ-1 通過負性調節抑癌基因及精確調節自噬、凋亡來發揮其細胞保護和致瘤功能。 目前研究提示DJ-1 血清水平可能是婦科腫瘤的潛在生物標志物，且DJ-1 在婦科腫瘤發生發展、轉移侵襲中可能起關鍵作用， 針對該癌基因的持續研究是非常有必要的。