E2F1在婦科常見惡性腫瘤中的作用研究進展

劉婷，肖巍

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院婦產(chǎn)科，哈爾濱 150001)

目前，經(jīng)過一級預防措施干預后的婦科惡性腫瘤發(fā)病率仍較高，且極具侵襲性，特別是系統(tǒng)療法的效果較差，近30年來，惡性腫瘤晚期患者的預后并未明顯改善。晚期婦科惡性腫瘤的致死率逐漸升高，與大量腫瘤細胞從腫瘤部位向周圍組織擴散并引起參與細胞存活調(diào)節(jié)的關鍵分子的改變而導致的化學抗性產(chǎn)生有關[1]。迄今為止，驅(qū)動腫瘤進展的具體分子機制尚不明確，因此，了解促進腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的關鍵機制對提高腫瘤治療效果、控制轉(zhuǎn)移擴散并最終預防死亡結局具有重要意義。E2F轉(zhuǎn)錄因子1(E2F transcription factor 1，E2F1)是E2F轉(zhuǎn)錄因子家族的成員，通過E2識別位點與二聚化伴侶(dimerization partner，DP)蛋白結合到DNA上，進而調(diào)控下游基因的表達[2]。與卵巢癌蛋白解離的E2F1的轉(zhuǎn)錄活性恢復，使細胞周期從G1期進入S期[3]。此外，E2F1能夠參與婦科惡性腫瘤(如卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌)的細胞增殖、分化和凋亡，同時還參與了卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌的轉(zhuǎn)移和化學耐藥性[4-5]?，F(xiàn)對E2F1在婦科惡性腫瘤中的作用予以綜述。

1 E2F1概述

1.1E2F1結構 E2F家族是細胞調(diào)控周期中極其重要的核轉(zhuǎn)錄因子，最早由Rovesdi等于1986年研究腺病毒時發(fā)現(xiàn)[2]。E2F家族的成員較多，目前已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的主要包括E2F1～8[3]，根據(jù)蛋白結構、轉(zhuǎn)錄特性等結構和功能的不同，又將其分為轉(zhuǎn)錄促進因子(E2F1～3)和轉(zhuǎn)錄抑制因子(E2F4～8兩類)。1992年，Helin等[6]首次分離且成功克隆了第一個E2F家族蛋白。E2F1是一種重要的轉(zhuǎn)錄促進因子，位于人染色體20q11，大小約11 kb，主要由6個內(nèi)顯子和7個外顯子組成，可編碼400多個氨基酸大小的蛋白質(zhì)。E2F1具有非常明顯的組織特異性，可與DP(DP-1、DP-2)或視網(wǎng)膜母細胞瘤(retinoblastoma，Rb)組成異二聚體，并結合至相應DNA序列上，從而增強或抑制E2F1的活性。轉(zhuǎn)錄因子E2F1能夠調(diào)節(jié)細胞周期、細胞增殖、細胞凋亡和細胞分化等生物過程[7]。E2F1通過調(diào)控血小板衍生生長因子受體、血管內(nèi)皮生長因子受體以及基質(zhì)金屬蛋白酶9、基質(zhì)金屬蛋白酶16和解整合素-金屬蛋白酶12的表達，參與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[8-10]。

1.2E2F1的生物學功能

1.2.1調(diào)控細胞周期 E2F1在調(diào)控細胞周期中也發(fā)揮重要作用。在G1期，Ras主要通過活化周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)抑制Rb蛋白的活化，而E2F1轉(zhuǎn)錄因子的表達主要與Rb蛋白的調(diào)節(jié)密切相關[11]。在G1早期，E2F1可通過結合DP以及Rb前體形成復合物，使Rb蛋白維持低磷酸化甚至無磷酸化水平，該狀態(tài)下的E2F1生物活性已被抑制，進而產(chǎn)生穩(wěn)定而持久的細胞周期抑制作用；G1期細胞生長因子可結合相應受體并產(chǎn)生受體活化信號，進而促進細胞周期蛋白(Cyclin)D-CDK4-CDK6無活性酶復合物的形成；而在G1中晚期，上述復合物被激活，底物Rb前體發(fā)生底物水平磷酸化，復合物結構破壞，導致E2F1與DP-1釋放，從而正向調(diào)節(jié)相關基因轉(zhuǎn)錄。有關研究表明，敲除E2F1基因的細胞的增殖過程停止，因此通過干預E2F1的表達過程可為細胞增殖性疾病的治療提供新思路。

1.2.2誘導細胞凋亡 E2F1誘導細胞凋亡主要通過p53依賴方式和p53非依賴方式調(diào)控細胞凋亡，Rb前體的失活或E2F1的過表達與細胞凋亡密切相關，該過程中凋亡的誘導需要p53蛋白的參與，p53一旦缺失，細胞凋亡過程即被抑制，但與ARF基因的抑制過程不相關，表明E2F1可通過ARF非依賴途徑上調(diào)p53的表達，進而參與細胞凋亡[12]。而E2F1同時可通過上調(diào)胱天蛋白酶3、胱天蛋白酶7以及p73等基因的活性誘導相應細胞凋亡，此過程不需要p53的參與，為p53非依賴途徑。

1.2.3參與新生血管生成 E2F1轉(zhuǎn)錄因子家族在機體細胞增殖以及細胞調(diào)控方面均發(fā)揮調(diào)控作用，近年來，對E2F1在新生血管方面的研究逐漸深入。Wang等[13]對E2F1基因敲除小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，造模后小鼠機體皮膚創(chuàng)面顯著縮小，且創(chuàng)面愈合率明顯升高，新生血管的密度隨之增加，結果表明，E2F1可通過基因調(diào)節(jié)過程中的抑制作用促進機體缺血缺氧的發(fā)生；相反，若E2F1因子表達升高，則新生血管的形成受到抑制，機體血管密度隨之降低，導致創(chuàng)面愈合延緩，證實E2F1通過負反饋作用參與了機體新生血管的形成。進一步研究表明，E2F1可能通過調(diào)控機體血管內(nèi)皮生長因子參與新生血管形成，當機體處于缺血缺氧狀態(tài)時，血管內(nèi)皮生長因子表達可被E2F1特異性下調(diào)，進而負性調(diào)節(jié)血管生成[12]。目前對于上述可能機制尚無統(tǒng)一定論，其相關機制還未具體闡明，對E2F1更深入的新生功能血管生成作用的研究將為診治血管相關性疾病提供新思路。

2 E2F1與婦科常見惡性腫瘤

2.1E2F1與卵巢癌 卵巢癌是一種高發(fā)病率、高死亡率的女性惡性腫瘤[14]，早期癥狀隱匿，發(fā)現(xiàn)時多為疾病晚期，因此應重視尋找可作為卵巢癌發(fā)病機制研究的新指標。韓靜等[15]通過實驗發(fā)現(xiàn)，E2F1轉(zhuǎn)錄因子能結合到細胞周期蛋白A2轉(zhuǎn)錄起始位點下游216 bp附近，說明E2F1可直接調(diào)控細胞周期蛋白A2的表達，從而影響卵巢癌細胞增殖?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，E2F1表達與miR-106b-5P呈負相關，且E2F1在卵巢癌組織中呈高表達[16]。通過在卵巢癌細胞中轉(zhuǎn)染E2F1并檢測Ras同源基因C(Ras homolog gene C,RhoC)的表達發(fā)現(xiàn)，RhoC水平明顯升高，而對卵巢癌細胞進行E2F1+miR-106b-5P雙轉(zhuǎn)染后發(fā)現(xiàn)，RhoC水平明顯下降。同理，沉默E2F1表達后，RhoC水平明顯下降。以上結果提示，E2F1與RhoC可能存在正相關性，其機制可能與調(diào)節(jié)miR-106b-5P有關，對卵巢癌起促進作用[17]。體外實驗發(fā)現(xiàn)，miR-98可通過下調(diào)人卵巢癌干細胞中E2F1的表達顯著抑制細胞增殖，提示E2F1在卵巢癌發(fā)展中具有增殖作用[18]。但Gao等[19]認為，在HO-8910細胞(另一種人類卵巢癌細胞系)中，Aspidin BB可以通過上調(diào)E2F1引起S期阻滯和細胞凋亡，表明E2F1可能在卵巢癌中起促凋亡作用。由此可見，E2F1可能在卵巢癌調(diào)控中具有多重作用，但其確切作用仍存在爭議。黃雪艷和李福琴[20]的實驗顯示，E2F1的突變超表達是上皮性卵巢癌早期演進過程中的關鍵步驟。

2.2E2F1與子宮內(nèi)膜癌 子宮內(nèi)膜癌是最常見的婦科腫瘤之一，也是全球女性死亡的重要原因。子宮內(nèi)膜癌常發(fā)生于圍絕經(jīng)期，患者往往表現(xiàn)為不規(guī)則陰道出血。近年來，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病率逐年增加，且患者趨于年輕化[21]。由于CT、磁共振成像和正電子發(fā)射計算機斷層成像等技術判斷子宮內(nèi)膜癌病變位置及其在子宮肌層、宮頸或淋巴結轉(zhuǎn)移浸潤深度的特異性較低，且目前子宮內(nèi)膜癌的確診基于子宮內(nèi)膜活組織檢查，以上檢查均不能反映疾病的腫瘤分子水平特點[22]，表明通過組織病理學診斷和影像學技術診斷子宮內(nèi)膜癌具有局限性，故需要尋找能夠反映子宮內(nèi)膜腫瘤的生物標志物。確定新的預后指標對于子宮內(nèi)膜癌輔助診斷具有重要意義，可為治療和隨訪期間子宮內(nèi)膜癌患者提供重要的參考價值[23]。

糖尿病是子宮內(nèi)膜癌發(fā)病的高危因素之一[24-25]。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中線粒體核糖體蛋白MRPS18-2 (S18-2)和游離E2F1蛋白的表達明顯高于增生或正常子宮內(nèi)膜，這與S18-2與Rb蛋白競爭E2F1結合有關，有助于消除小亞基相的進入障礙[26]。子宮內(nèi)膜癌患者S18-2水平明顯高于正常或子宮內(nèi)膜增生患者。重要的是，子宮內(nèi)膜癌中游離E2F1的高表達與S18-2的高表達密切相關[27]。徐夢婕等[28]發(fā)現(xiàn)，E2F1的激活可通過增加丙酮酸脫氫酶激酶同種型4表達抑制葡萄糖的氧化代謝。周海霞等[29]的實驗表明，E2F1過表達在一定程度上可以反映子宮內(nèi)膜癌的生物學特性，E2F1的表達水平直接影響了腫瘤的侵襲力和惡性程度。

2.3E2F1與宮頸癌 宮頸癌是導致全球婦科惡性腫瘤相關死亡的第三大原因，也是全球第二大婦科惡性腫瘤，每年新發(fā)病例約52 900例，死亡275 000例，嚴重危害女性健康，宮頸癌是目前病因最明確的婦科惡性腫瘤，通常與高危人乳頭瘤病毒(human papilloma virus，HPV)感染有關[30-32]。

HPV是在鱗狀上皮復制的小型DNA病毒。HPV致癌蛋白E6和E7分別與腫瘤抑制因子p53和Rb蛋白結合并降解，從而調(diào)節(jié)許多關鍵的細胞過程，如增殖和轉(zhuǎn)化[33-34]。高危型HPV(如HPV-16、18)，E7蛋白在宮頸癌中持續(xù)表達，并具有主要的轉(zhuǎn)化活性，可消除細胞周期檢查點并誘發(fā)基因組不穩(wěn)定[35]。盡管已鑒定出許多E7相互作用蛋白，但仍有許多未知蛋白可能參與E7介導的細胞周期調(diào)控和轉(zhuǎn)化。研究表明，染色體濃縮調(diào)節(jié)因子1(regulator of chromosome condensation 1，RCC1)是一種鳥嘌呤核苷酸交換因子，可作用于Ras相關核蛋白GTP酶[36]。RCC1表達的增加可能使細胞的Ras相關核蛋白GTP水平升高，并增強輸入蛋白β和輸出蛋白1的功能，從而加速細胞周期進程并調(diào)節(jié)細胞對DNA損傷的反應[37]。RCC1是關鍵的細胞周期調(diào)節(jié)劑，并且是GTP酶開關的一個組件，該開關可監(jiān)測DNA合成過程，并將DNA合成的完成與有絲分裂的發(fā)生聯(lián)系起來[38-41]。RCC1還參與有絲分裂后的核質(zhì)運輸、有絲分裂紡錘體形成以及核包膜組裝[42-43]。Qiao等[44]的研究中，宮頸癌組織中的RCC1免疫染色輕度升高，而表達HPV E7的細胞中RCC1免疫染色明顯上調(diào)。有報道顯示，E7激活E2F1轉(zhuǎn)錄并增加E2F1蛋白水平[45]。因此，通過誘導E7蛋白水平的降低來促使E2F1的下調(diào)。RCC1通過E2F1調(diào)節(jié)CDK1表達水平，以促進G1/S期的過渡。在受損DNA存在情況下，E7/c-Jun/RCC1/E2F1/CDK1途徑導致了G1檢查點的廢止，這可能導致基因組不穩(wěn)定，從而導致HPV致癌。

糖原合酶激酶3β是一種多功能的蘇氨酸/絲氨酸類激酶。研究發(fā)現(xiàn)，糖原合酶激酶3β對E2F1的絲氨酸磷酸化促進了E2F1與去泛素化酶USP11的結合，從而消除了K63連接的泛素鏈，防止了E2F1 在細胞核中的降解[46]。Hong等[47]通過研究拓撲異構酶Ⅱβ結合蛋白1(topoisomerase Ⅱ beta binding protein 1，TopBP1)對HPV生命周期的影響發(fā)現(xiàn)，TopBP1可以正向調(diào)節(jié)HPV陽性細胞中E2F1、TopBP1結合伴侶和p73的表達。蛋白激酶B可調(diào)節(jié)TopBP1的轉(zhuǎn)錄活性，蛋白激酶B抑制劑可抑制E2F1和p73的表達。值得注意的是，HPV陽性細胞中p73水平升高，敲低p73會損害HPV基因組的擴增，表明E2F1是HPV生命周期的重要調(diào)節(jié)劑，它受到多功能TopBP1蛋白轉(zhuǎn)錄激活特性的控制。Wu等[48]通過動態(tài)測量裸鼠腫瘤生長情況發(fā)現(xiàn)，絲裂原和應激激活激酶2通過激活PAX8/Rb-E2F1/CyclinA2信號通路促進子宮頸鱗狀細胞癌細胞增殖和腫瘤生長。

作為參與細胞周期進程的重要信號途徑之一，CDK4/6-CyclinD-Rb-E2F1途徑是CyclinD是CDK4和CDK6的催化劑，并與CDK4/CDK6相互作用形成CyclinD-CDK4/6復合物[49-50]，經(jīng)常在癌癥中被過度激活[51]，包括CyclinD1、D2和D3的CyclinD與CDK4或CDK6結合，使腫瘤抑制蛋白Rb磷酸化[52]，通過激活轉(zhuǎn)錄因子E2F1，這種磷酸化作用進而導致從G1期過渡到S期，最后導致細胞增殖[53-54]。有研究發(fā)現(xiàn)，通過抑制CDK4或CyclinD1靶向CDK4/6-CyclinD-Rb-E2F1途徑是一種有效治療宮頸癌的策略[55]。Xiong等[56]發(fā)現(xiàn)，瑞博西尼(Ribociclib)可誘導宮頸癌細胞停滯在G0～G1期或?qū)е录毎蛲觯蔙b-E2F途徑被認為是宮頸癌發(fā)病的重要因素。

Xu等[57]發(fā)現(xiàn)，HPV16或HPV18感染可改變?nèi)岁幍篮桶そ琴|(zhì)形成細胞中8個RBP基因(CDKN2A、ELAVL2、GRB7、HSPB1、KHSRP、NOVA1、PTBP1和RNASEH2A)的表達。因此，通過病毒E7和E2F1誘導RNASEH2A的表達可能促進DNA復制和癌細胞增殖。病毒E6和E7減少NOVA1表達，但E7通過E2F1增加RNASEH2A表達。這些基因表達的改變可作為高危HPV致癌和進展的生物標志物。

Qiao等[58]發(fā)現(xiàn)，敲低非抑制性5降低了轉(zhuǎn)錄因子E2F1的穩(wěn)態(tài)水平。E2F1耗盡導致G1阻滯，而E2F1過表達改變了敲低非抑制性5對HPV E7表達細胞中G1/S進程的抑制作用，表明升高的非抑制性5乙?；M蛋白和c-Myc能夠調(diào)節(jié)E2F1表達和細胞周期進程。

3 E2F1與其他惡性腫瘤的相關性

子宮內(nèi)膜癌與結腸癌、乳腺癌的大部分患病因素相同，故子宮內(nèi)膜癌患者的結腸癌及乳腺癌患病風險增加了2～7倍[59]。嚴林海等[60]發(fā)現(xiàn)，HCT116/L中過表達E2F1可降低細胞對化療藥的敏感性，上調(diào)多藥耐藥基因1等的表達，引起細胞的多藥耐藥性，因此，E2F1基因可能是引起結腸癌多藥耐藥性的重要基因和治療靶點；通過檢測E2F1的表達有助于評估乳腺浸潤性導管癌患者的淋巴結轉(zhuǎn)移及預后[61]。有研究表明，p53能激活p21，使CDK失活、Rb蛋白磷酸化、E2F1釋放[62]；而p53的表達受E2F1的調(diào)控[63]，所以E2F1在胃癌發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮著重要作用。

Farra等[8]研究認為，在肝癌中，E2F1的增殖和凋亡功能可能共存，但促癌效應較促凋亡效應更明顯，最終E2F1表現(xiàn)為促癌效果。Zhan等[64]發(fā)現(xiàn)，E2F1是一種促增殖調(diào)控因子，能夠控制卵巢癌的發(fā)生發(fā)展。E2F1高表達可導致嚴重的卵巢癌，E2F1低表達與無病生存和總生存率相關，其機制與p53和調(diào)控pRb的基因突變?nèi)笔А⒁种?包括BBCA1、ARHI、miR-98在內(nèi)的部分抑癌基因表達)有關。

4 小 結

E2F1 在多種腫瘤組織和細胞中的表達均較高，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及預后密切相關。而E2F1促進腫瘤細胞生長的機制可為惡性腫瘤的治療提供新的靶點。目前有關E2F1在腫瘤中作用機制的研究尚不深入，依然面臨諸多問題和挑戰(zhàn)。E2F1具有促增殖和促凋亡的雙重特性，但E2F1的促凋亡能力較弱，故功能學上最終表現(xiàn)為促癌效果，關于促凋亡在腫瘤中發(fā)揮的作用仍需探究。隨著對E2F1的進一步深入研究，對E2F1的生物學功能將有全新認識，能夠使E2F1在婦科惡性腫瘤的早期診斷及治療取得新的進步。