CBX4與腫瘤的研究進展

蘇群英，王 娟，黃小英，吳雪銘，王興枝子，龍喜帶

研究表明多梳抑制復合物1(poly-comb repressive complex 1, PRC1)的重要成員CBX4(Chromobox 4)可通過調控轉錄和翻譯后修飾等多個環節，在腫瘤的發病機制中起重要作用。CBX4是PcG家族中唯一具有酶活性的蛋白，可充當SUMO E3的連接酶，參與SUMO化修飾并與多種底物發生作用。研究發現，CBX4介導與疾病發生、發展的信號通路，參與細胞增殖、分化等生物學過程。本文就CBX4與腫瘤發生的相關機制及潛在的臨床應用價值等方面的研究作一綜述。

1 CBX蛋白的結構與功能

CBX4全稱為E3 SUMO-蛋白連接酶，亦稱為Pc2，是PRC1的重要組成部分，定位于17q25.3染色體上，全長6.26 kb，編碼蛋白包含560個氨基酸蛋白。CBX4是唯一具有酶活性的CBX家族成員，其不僅具有N端染色質域和C端PcR box，還具有多種獨特結構域，并可充當SUMO E3的連接酶[1-2]。Luis等[3]研究發現CBX4可維持人類表皮干細胞緩慢循環和未分化，且CBX4通過其SUMO連接酶活性抑制干細胞活化和分化，同時保護表皮干細胞免受衰老。Mardaryev等[4]研究結果顯示CBX4是表皮發育和內穩態的調節因子。Long等[5]研究發現CBX4介導Smad相互作用蛋白1(smad-interacting protein 1, SIP1)的SUMO化，且可能是調節上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)在腫瘤發生中的重要干預靶點。實驗結果表明PcG的CBX4同源蛋白也參與腫瘤的發生過程。李慶等[6]發現PcG基因RNF2在乳腺癌組織中呈高表達，與腫瘤大小、淋巴結轉移和TNM分期相關。解學娜等[7]研究發現，CBX8對胃腺癌的發生、發展、轉移及預后有重要的臨床意義。目前，基于CBX4獨特的結構域，其與疾病發生的相關機制及潛在的應用價值等逐漸成為醫學研究的熱點。

2 CBX4蛋白與腫瘤的關系

2.1 CBX4與造血系統疾病Kluanke等[8]研究證明CBX4、CBX2或CBX8的過表達可導致造血干細胞分化和衰竭，而CBX7則能增強自我更新并誘發白血病。熊凱等[9]研究發現在慢性粒細胞白血病(chronic myeloid leukemia, CML)中CBX4與HOX5的表達呈負相關，既CBX4在CML患者的外周血白細胞中表達明顯下調，HOXA5在CML患者的外周血白細胞中的表達則為上調。若給予伊馬替尼治療后，CBX4和HOX5均能恢復至正常人的表達水平。研究進一步發現BCR-ABL1融合基因作為CML的分子標志物，與CBX4具有相關性，CBX4可以作為CML潛在的預后標志物。

2.2 CBX4與肝癌Wang等[10]發現CBX4在肝癌細胞系和肝癌組織中表達上調，且CBX4胞質高表達與肝細胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)腫瘤大小、分化程度、TNM分期和AFP水平有關。腫瘤細胞胞質CBX4高表達的HCC患者具有較短的總生存期，進一步研究表明抑制CBX4表達可導致p16上調，PCNA和Cyclin E2表達降低。Li等[11]發現高表達CBX4的肝癌患者生存率明顯低于低表達者，提示CBX4有可能是肝癌患者預后不良的獨立因素。此外，Li等在低氧誘導的肝癌細胞中發現CBX4通過對HIF-1α進行SUMO化修飾，可導致靶基因缺氧誘導的血管內皮細胞生長因子(hypoxia-induced vascular endothelial growth factor, VEGF)表達上調，從而促進了癌細胞內的血管生成。研究表明CBX4依賴于泛素化作用基序(SUMO-interacting motifs, SIM)，有助于缺氧誘導的VEGF表達增強進一步促進血管生成。他們還通過構效關系進行分析，結果顯示CBX4的SIM1主要介導HIF-1α/CBX4的相互作用，而SIM2對CBX4的HIF-1α的酰化反應敏感。Jiao等[12]發現CBX4對肝癌患者行肝動脈化療栓塞術(transarterial chemoembolization, TACE)預后預測方面有一定的指導作用，即CBX4高表達的TACE患者生存率更高。最近的研究結果提示，CBX家族的2個SNP(CBX4 rs2289728和CBX7 rs139394)能降低HCC的風險，可能的機制是這2個SNP分別下調CBX4和CBX7的表達，導致CDKN2A基因表達增加，為進一步闡明HCC發病的分子機制提供新途徑[13]。

2.3 CBX4與骨肉瘤Yang等[14]研究發現CBX4高表達與骨肉瘤的臨床分期晚、惡性度高和腫瘤壞死率低密切相關。敲減CBX4可顯著抑制骨肉瘤細胞的生長和存活，導致HIF-1α目的基因VEGFA、PDK1、ANGPTL4、HK2的表達下調，這些研究結果表明CBX4在常氧條件下可通過激活HIF-1α信號通路促進骨肉瘤的發生、發展。在骨肉瘤中，GRM4過表達可顯著抑制骨肉瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。Zhang等[15]首次揭示GRM4和CBX4在骨肉瘤細胞之間的相互作用可以限制CBX4的核定位并影響HIF-1α的轉錄活性，且通過GRM4/CBX4/HIF-1α信號通路抑制骨肉瘤細胞的惡性生物學行為。最新一項研究發現CBX4可以通過招募GCN5來維持Runx2啟動子上的H3K27Ac促進骨肉瘤中Runx2的轉錄，從而促進骨肉瘤的轉移[16]。進一步分析顯示酪蛋白激酶1α(casein kinase 1α, CK1α)能夠在T437處磷酸化CBX4，通過相互作用蛋白(CHIP)促進CBX4的泛素化和降解，這與磷酸化影響PRC1復雜亞基(如CBX2/CBX7和Bmi1)的功能的觀點相符。從機制上來說，通過轉錄Runx2、CK1α和HSC70的羧基末端使CBX4表達下調，進而促進骨肉瘤轉移。CBX4通過募集GCN5到Runx2啟動子和轉錄上調Runx2來促進骨肉瘤轉移。值得注意的是，與骨肉瘤進展有關的細胞因子TNFα可減少T437處CBX4的磷酸化，從而增加細胞中CBX4的表達，提示CK1α促進CBX4的磷酸化與骨肉瘤的發展有關。綜上表明，CBX4可作為骨肉瘤的新靶點，為骨肉瘤的治療提供新的治療方法。

2.4 CBX4與乳腺癌Zeng等[17]檢測179例乳腺癌組織中CBX4的表達，結果發現與非腫瘤組織相比，CBX4在乳腺癌組織中表達上調。該實驗結果提示CBX4高表達與腫瘤轉移、臨床分期晚和總生存率低密切相關。體外實驗發現CBX4以PRC1依賴性方式抑制miR-137的啟動子活性及其表達，而miR-137通過靶向3’-UTR來降低Notch1、Jag1和Hey2的表達，這些研究表明CBX4可通過miR-137介導的Notch1信號傳導促進乳腺癌的發生，靶向CBX4/miR-137軸可為乳腺癌的治療提供有效的治療手段。Meng等[18]研究結果亦證實CBX4在人乳腺癌組織和癌細胞系中的表達均上調，CBX4促進乳腺癌細胞增殖，是miR-129-5p的靶點。Oh等[19]發現CBX4也可以通過對鋅指蛋白131( zinc finger protein 131, ZNF131)的SUMO化修飾抑制雌激素的信號轉導，乳腺癌細胞中雌激素誘導的細胞生長功能被抑制減弱，從而抑制乳腺癌細胞的增殖。以上結論表明CBX4可作為乳腺癌的新靶點，為乳腺癌靶向治療提供新選擇。

2.5 CBX4與結直腸癌Wang等[20]研究發現CBX4與結直腸癌組織中Runx2的表達呈負相關，而CBX4高表達和Runx2低表達的組合與患者總生存率顯著相關。進一步分析顯示，CBX4具有維持Runx2啟動子募集組蛋白脫乙酰基酶3(Histone deacetylase 3, HDAC3)的作用，而HDAC3維持脫乙酰化的組蛋白H3K27狀態來抑制Runx2的表達。CBX4的功能取決于其與HDAC3的相互作用，而不取決于其SUMO E3的連接酶。當破壞CBX4-HDAC3相互作用時消除了Runx2抑制細胞遷移和侵襲。該研究表明CBX4可能在結直腸癌中起到抑癌作用，而穩定CBX4與HDAC3相互作用的策略可能會有益于轉移性結直腸癌患者。

2.6 CBX4與肺癌Ismail等[21]研究發現CBX4是BMI1重要的上游調節因子，控制BMI1的SUMO化，可調節BMI1對哺乳動物細胞DNA損傷位點的轉移。Hu等[22]研究發現CBX4基因敲除通過抑制CDK2和細胞周期蛋白E的表達，有效地在G0/G1期阻滯細胞周期。進一步研究表明CBX4通過調節BMI1的表達，促進肺癌細胞的增殖和轉移，參與腫瘤發生和細胞周期調控。

2.7 CBX4與腎癌Jiang等[23]研究發現CBX4在腎透明細胞癌(clear cell renal cell carcinoma, ccRCC)中發揮致癌作用。CBX4表達增高，與患者不良預后相關。研究發現CBX4通過抑制KLF6啟動子的轉錄活性下調KLF6，CBX4通過物理結合HDAC1來維持其在KLF6啟動子上的定位，KLF6異位表達或CBX4-HDAC1相互作用的中斷會減弱CBX4介導的細胞生長和遷移，而抑制CBX4可增加HDAC的抑制劑Trichostatin A(TSA)誘導的細胞凋亡，同時也抑制腫瘤的生長。這些研究結果提示CBX4是一種ccRCC潛在預后因子，也是ccRCC的潛在治療靶點。

3 小結與展望

綜上所述，CBX4是近年引發關注的腫瘤基因之一，其表達異常或遺傳性改變參與肝癌、骨肉瘤、乳腺癌、白血病、肺癌、腎癌等惡性腫瘤的發生、發展，主要機制為CBX4通過調控VEGF、Smad、CK1α、miR-137、ZNF131、Runx2等信號分子來促進腫瘤血管新生和增加腫瘤惡性生物學行為等。盡管關于CBX4在腫瘤的增殖及轉移等方面取得了很大的進展，但有關CBX4上游調控機制以及其遺傳性變異是如何調控CBX4或通過何種機制參與腫瘤發生的過程并不清楚，應當是未來有待解決的的重要問題；此外，開展CBX4作為靶點的臨床研究也是未來重要的發展方向。