SIRT2在非小細胞肺癌發生發展中的作用

王 宇，王靜媛

（內蒙古醫科大學基礎醫學院，內蒙古 呼和浩特 010059）

沉默信息調節因子（silence information regulator，Sirtuin）是一類對煙酰胺腺嘌呤二核氨酸（NAD+）依賴蛋白脫乙酰基酶[1]。Sirtuin可有效地使機體組蛋白及非組蛋白底物的乙酰化代謝狀態失衡，參與一系列沉默調節，如機體內細胞衰老、凋亡、所涉及的代謝過程包括細胞老化、細胞凋亡、細胞應激、炎癥的發生、糖脂代謝、線粒體生成、基因轉錄等一系列復雜的生物代謝及信息調節[2]。

1 Sirtuin蛋白概述

1.1 Sirtuin蛋白的分類和生物活性

最先在酵母中發現沉默信息調節因子2（silent information regular 2），命名為Sir2，因其與壽命延長密切相關，成為了研究的熱點，在哺乳動物中與Sir2同源基因的Sirtuin也同樣備受科學界的關注。哺乳動物共有7種Sirtuin亞型蛋白，即SIRT1～SIRT7，每種Sirtuin異構體能使各自的底物去乙酰化，每種Sirtuin蛋白亞細胞的去乙酰功能也不同：SIRT1～SIRT3去乙酰酶活性高；SIRT4～SIRT7去乙酰化酶活性較弱甚至檢測不到[3]。

1.2 Sirtuin蛋白的亞細胞定位

每種Sirtuin蛋白在細胞中的位置是不同的：SIRT1位于細胞核中，在特殊情況下在細胞中穿梭到細胞質中；SIRT3、SIRT4和SIRT5主要定位于線粒體中，其中SIRT3是最主要的線粒體去乙酰化酶；SIRT6存于整個細胞核中；SIRT7分布在核仁中；SIRT2亞細胞定位過程是一個動態的過程，主要是分布在整個細胞質中，但在G2/M期可以直接遷移細胞核內[3,4]。

2 SIRT2的結構生理功能及表達

2.1 SIRT2的結構

SIRT2基因位于人類19號染色體長臂（19q13.2）上的基因編碼區，共有18個外顯子，20960對堿基。其通過不同的蛋白剪切結合方式產生轉錄本1和轉錄本2，經研究證實這兩種轉錄本產生的蛋白皆同時具有細胞生理學的功能[4]。

2.2 SIRT2的生理功能

2.2.1 SIRT2與細胞代謝 由于Sirtuin能夠有效調節人體脂肪和血液中葡萄糖的代謝，從而使其成為一種能量和應激的脂代謝關鍵酶和轉錄調節因子，與治療惡性腫瘤的進程息息相關。SIRT2影響許多與人體脂質合成和代謝有關的多個因素：血糖偏高狀態下，肝臟中p300/（CPB）鈣結合蛋白結合相關的因子［p300/Calcium-binding protein（CBP）-associated factor，PACF］乙酰轉移酶能刺激ATP-檸檬酸裂解酶（ACLY）乙酰化，調節和阻斷ACLY泛素化水平，以增加脂肪酸穩定性，抑制脂肪酸的降解，并有效促進脂肪酸從頭合成[5]。此外，SIRT2被臨床研究證明可以通過乙酰化轉移酶來有效激活交叉頭轉錄因子1（FOXO1），促進FOXO1與過氧化物酶體增殖激活受體（PPARγ）的結合，抑制其脂肪酸轉錄活性，從而有效促進糖和脂肪的泛素化和分解[6]。糖酵解過程中SIRT2與癌細胞之間的關系有待研究。一般認為，SIRT2主要通過乙酰化來激活磷酸烯醇式 丙 酮 酸（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）和M2型丙酮酸激酶（pyruvate kinase subtype M2，PKM2）[7]，在機體葡萄糖缺乏的時增強糖異生。在高葡萄糖條件下，體內PEPCK會被去乙酰化，其穩定性會大大降低。在機體缺乏葡萄糖時，SIRT2會通過PEPCK脫乙酰基從而顯著提高其活性，并能在身體能量較低時促進糖異生[8]。調節限制糖酵解速率的丙酮酸激酶（pyruvate kinase,PK），并指導丙酮酸和乙酰輔酶A的生成，促使SIRT2去乙酰化，阻止PKM2形成具有酶活性四聚體[9]。

2.2.2 SIRT2與細胞周期 一項研究結果表明，SIRT2能通過去乙酰化α微管蛋白CDH1和細胞組蛋白CDC20，增加它們與細胞泛素連接酶APC/C的相互結合、相互聯系，促進細胞APC/C復合物的活性及有效控制細胞分裂，使其染色質在細胞分裂中期核固縮[10]。SIRT2亞細胞定位過程是個動態復雜過程，主要分布在細胞質中，在G2/M過渡期內，進入細胞核內，SIRT2對α微管組蛋白甲基化酶H4K16乙酰化，調控有絲分裂檢查點形成單倍體的細胞[3]。

2.2.3 SIRT2與腫瘤 目前，越來越多的實驗結果表明，SIRT2在不同生長來源的腫瘤細胞中，分別可以發揮腫瘤生長抑制因子或促進細胞抑制因子的作用，即具有雙重作用[11]。據報道，SIRT2在某些腫瘤的發生發展中起著促癌作用：如在神經母細胞瘤中，SIRT2的蛋白表達明顯地減少。miR-7可以有效地靶向于治療帕金森病細胞模型中促凋亡基因Bax和SIRT2基因的蛋白表達，并在Bax和基質金屬蛋白酶MMP+基因誘導的帕金森病細胞模型中miR-7與MMP+基因，mRNA和蛋白的表達均呈時間負依賴性相關，miR-7在Bax和MMP+基因誘導的帕金森病細胞基因模型蛋白表達中的低依賴性表達與Bax和SIRT2所共同參與的調亡通路有關[12]。同時，SIRT2能靶向抑制繼發性乳腺癌、胃癌、結腸癌等惡性發生腫瘤的發展，例如：在原發性乳腺癌中，Bax和SIRT2的蛋白表達明顯以高度依賴時間的方式增加并與Bax和轉錄因子Slug結合可使其去乙酰化，有效促進細胞發生蛋白酶體的降解，從而影響乳腺癌的治療和侵襲[13]。此外，SIRT2還能抑制抗氧化蛋白（peroxiredoxin-1，Prdx-1）的活性，從而大大增強了早期乳腺癌細胞對ROS的高度敏感，誘導DNA損傷，促進了乳腺癌細胞的凋亡[14]。SIRT2主要是通過影響腫瘤細胞新陳代謝和抑制腫瘤細胞的黏附與侵襲性調控腫瘤細胞轉移的過程。Saxena等科學家提出可以通過SIRT2去乙酰化并正向地調控鳥嘌呤核苷酸轉換因子TIAM1和Rac1的活性，由于Tiam1-Rac1軸對T淋巴瘤細胞內的信號轉導功能具有正向分子開關的作，激活后將通過促進T淋巴瘤早期細胞的黏附運動、侵襲和轉移等調控腫瘤轉移過程[15]。

2.3 SIRT2的表達

SIRT2廣泛存在并分布于人體的許多組織中，尤其是與新陳代謝功能密切相關的組織，如腦，肝，肌肉，陰囊，卵巢，脾臟，脂肪組織等，腦組織中的表達水平高于其他組織[16]。SIRT2在不同類型的腫瘤組織中有不同的表達水平：在人視神經母細胞瘤、人基底樣型乳腺癌、葡萄膜惡性黑色素瘤、急性髓系白血病等高表達，在基底細胞瘤、膠質細胞瘤、非小細胞肺癌、胃癌等組織中表達的水平低于正常組織[17]。這些結果表明SIRT2的表達與各種腫瘤發生發展之間的關系十分復雜。

3 SIRT2與非小細胞肺癌的關系

目前肺癌是世界上發病率和患者死亡率最高的惡性腫瘤，肺癌的來源和病因尚不完全清楚，大量的資料和研究表明，長期大量飲酒和吸煙的患者與其肺癌的發生和死亡有非常密切關系[18]。肺癌的分型非常重要，不同分型，治療方案也不盡相同。臨床上一般將肺癌分為兩大類，小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC），SCLC惡性度極高，預后極差；NSCLC占所有肺癌類型的85%左右，為最常見的肺癌類型。盡管手術是NSCLC的最佳診斷和治療的方法，然而，至少57%的晚期NSCLC可能會發生腫瘤復發和肺癌細胞轉移。因此，積極探索有效的治療腫瘤標記物可以用來監測NSCLC的發生發展以及預測其預后，從而幫助患者提高其生存率和改善生活的質量，這是非常急迫的[19]。如上文所述，SIRT2參與多項組蛋白以及轉錄因子的乙酰化過程，并在腫瘤形成過程中起到重要的作用。具有肺癌細胞來源或其他腫瘤類型的特異性。

3.1 SIRT2在非小細胞肺癌細胞中的表達

盡管許多的研究結果顯示SIRT2蛋白在多種腫瘤組織中明顯下調，但SIRT2在NSCLC發生發展中的相關研究和應用卻鮮有報道。近年來，SIRT2在NSCLC的發生和發展過程中的抑制作用越來越多地受到人們的關注，SIRT2與多種惡性腫瘤的早期發生及其發展過程中起到了抑制的作用，尤其特別是對于NSCLC。據研究報道，較正常肺組織腫對NSCLC組織中SIRT2的表達水平明顯降低，SIRT2過度的表達增加ROS和p27水平，上調SIRT2增加了NSCLC細胞對于順鉑治療的高度敏感性[20]。Li檢測到在NSCLC組織中SIRT2表達水平的降低，且他認為SIRT2與NSCLC預后的變化顯著相關。其研究發現表明SIRT2蛋白在NSCLC的組織中相較于癌旁組織通常呈低水平的表達，其高表達與腫瘤高細胞分化及腫瘤有無淋巴結細胞轉移的水平有關，且他們認為SIRT2表達的水平對于NSCLC晚期患者的無病生存期（disease-free survival，DFS）及總生存期（overall survival，OS）的預后變化無獨立預測的作用[21]。這可能是由于SIRT2可以有效地通過抑制去乙酰化或者通過抑制具有抗氧化作用的蛋白調控來抑制腫瘤相關細胞基因的生長和表達，如甲基化酶（jumonji domain-containing protein 2A，JMJD2A）和ATP-檸檬酸鹽裂解酶（ATP citrate lyase，ACLY）等，進一步有效地抑制腫瘤生長增殖，降低腫瘤細胞的分化，減少細胞轉移及分化促進了細胞的凋亡，繼而有效地抑制了腫瘤的細胞生長、分化及細胞轉移，從而有效地降低了NSCLC的生長分化，并有效地減少其淋巴結的轉移[22]。

3.2 SIRT2在非小細胞肺癌發生發展中的作用及機制

SIRT2抑制NSCLC的發生和發展，NSCLC在組織中，組蛋白去甲基化酶JMJD2A的表達區域含量可以明顯上升。SIRT2可與JMJD2A基因的啟動子的表達區域結合，并能有效抑制JMJD2A基因的表達，從而控制NSCLC細胞增殖、克隆[23]。此外，SIRT2通過抑制細胞誘導期激酶對相關的組蛋白（S-phase kinase associated protein 2，Skp2）進行去乙酰化，降解作用來有效消除組蛋白Skp2對p26和p27的影響，從而有效抑制NSCLC細胞的增殖和生長[24]。因此，SIRT2多種復合物在腫瘤的發生和早期發展過程中都起到了抑制作用，尤其是NSCLC。此外，抑制SIRT2降低了依賴SIRT2的p53的活化增加，防止了p53去乙酰化和失活，以靶向針對p53癌癥治療。此外JNK1選擇性地影響SIRT2的功能：在不影響其對p53的影響的情況下，改善組蛋白H3的去乙酰化。有研究結果指出，成熟促進因子CDK1/cyclin B該復合物選擇性地作用于SIRT2，抑制SIRT2的去乙酰化酶活性，而組蛋白作用于SIRT2后調節蛋白激酶ERK1／2細胞外磷酸化酶，顯著提高其去乙酰化活性[5]。

4 結語與展望

SIRT2可以有效地通過去乙酰化抑制細胞中腫瘤的正常生長，減少細胞中腫瘤的轉移以及擴散來降低細胞中腫瘤的分化，繼而有效降低腫瘤疾病的嚴重程度，從而有效減少NSCLC的腫瘤復發率，被認為是對NSCLC腫瘤治療的重要手段和靶點。其次，SIRT2可有效改善和提高腫瘤藥物的敏感性，從而減少阻力酶的活性調節腫瘤相的關基因或借助去乙酰化技術的突破，從而改進并提高NSCLC腫瘤治療的安全性和有效性，進而改善健康和癌癥患者的預后。此外，SIRT2在不同類型及不同分期的NSCLC中如何發揮作用還有待進一步的研究，其可作為新穎且可靠的生物標記物來評估NSCLC的臨床病理特征和預后情況，這將會為NSCLC的精準治療及藥物研發提供新思路。因此SIRT2可能是NSCLC一個重要的治療及評估預后的新靶點。