CBX家族蛋白在肝細胞癌中的研究進展

牛榮婷，曾冬云,3，王 靜,3，龍勤琴,3，吳小勤,3，龍喜帶,3

GLOBOCAN 2020顯示，肝細胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)占原發性肝癌的90%，是人類第六大常見癌癥，是全球第三大癌癥死亡原因，具有發病隱匿、預后差、病死率高的特點[1]。目前，手術、放療、化療和移植是HCC治療的主要策略。接受移植的HCC患者5年生存率約80%，而接受切除手術的HCC患者5年生存率約50%[2]。因此，篩選HCC有效的診斷標志物和治療靶點至關重要。色素框同源蛋白(chromobox, CBX)家族蛋白是多梳抑制復合物1(polycomb repressive complex 1, PRC1)中的典型成分，是參與表觀遺傳修飾過程的重要調控因子。越來越多的研究顯示，CBX家族蛋白在細胞周期調控、細胞分化、細胞信號轉導、細胞形態維持等生物學方面發揮重要作用，并通過相應靶向調控參與HCC的增殖、侵襲、遷移和耐藥等生物學過程。該文對CBX家族蛋白在HCC中的表達及其在HCC發生、發展中的作用，以及涉及的相關信號通路和潛在的臨床應用價值等方面作一綜述，以期為HCC的診斷和治療提供新依據。

1 CBX家族蛋白概述

PcG蛋白是一種表觀遺傳修飾系統，可通過組蛋白修飾和染色質重塑發揮抑制基因表達的功能，在動物和植物中具有保守性。從功能上講，PcG蛋白可以分為PRC1和PRC2兩個核心蛋白復合體。目前，在人類基因組中已鑒定出8種CBX蛋白，它們具有相似的化學結構，包含單個N端染色質域，并以其N端編碼的Chromobox命名。依據CBX蛋白C端的不同結構，將其分為兩類：(1)CBX1、CBX3和CBX5，統稱為HP1蛋白，它們又分別稱為異染色質蛋白1α(CBX5)、HP1β(CBX1)和HP1γ(CBX3)。HP1蛋白是異染色質介導的基因沉默的關鍵成分。(2)CBX2、CBX4、CBX6、CBX7和CBX8，也稱為多梳(Pc)蛋白。Pc蛋白含有共同結構域N端的染色質域(Chronmdomains)、C端的PcRbox和毗鄰N端的DNA結合區，中間為各自不同的結構域。每種CBX蛋白均具有表觀遺傳調節功能，并通過染色質修飾轉錄抑制靶基因。一般而言，CBX蛋白可通過蛋白質結合域使組蛋白H3賴氨酸三甲基化(H3K9me3和H3K27me3)，進而募集PRC1其它成員到特定的染色質區域，抑制相關基因的表達。研究表明不同的CBX家族蛋白使用非同源蛋白序列與染色質的不同區域相關聯，這意味著每個CBX蛋白具有特定的靶點[3]，如CBX1、CBX3和CBX5通過介導H3K9甲基轉移酶(即SUV39H1或SUV39H2)控H3K9me3發揮作用，而CBX7和CBX8是H3K27me3靶向基因的關鍵調節因子。CBX2、CBX4和CBX6也具有上述CBX蛋白功能，但效果較其它CBX蛋白弱。因此，CBX家族成員在不同腫瘤中的表達可能存在特定的組織特異性，值得進一步研究。

2 CBX家族成員與肝細胞癌的關系(圖1)

圖1 CBX家族蛋白調控HCC的相關機制

2.1 CBX1與肝癌CBX1位于染色體的17q21.32，屬于HP1家族。HP1蛋白最初在果蠅中被發現，為異染色質的重要組成部分，并具有穩定的表觀遺傳基因沉默功能。CBX1 mRNA在圍生期肝臟中的表達遠高于成人肝臟。Yang等[4]利用免疫組化和體外實驗發現CBX1在肝癌中具有致癌活性。在包含648例患者的兩組隊列中，CBX1 mRNA或蛋白高表達患者的存活時間較短，腫瘤復發或轉移間隔也較短。CBX1在肝癌細胞中的異位表達可增強肝癌細胞的存活率、集落形成和細胞遷移能力，而沉默CBX1表達導致了相反的表型。研究表明，CBX1與轉錄因子HMGA2物理結合，觸發Wnt/β-catenin信號轉導，從而導致HCC細胞增殖和遷移能力增強。有關人類癌癥中HMGA2在調節β-catenin激活中的作用已有報道[5]。此外，CBX1在功能上與Suv4-20H2和H4K20me3相關，這兩個組蛋白甲基轉移酶可促進腫瘤細胞生長。研究顯示，CBX1潛在地抑制PLK3和SLCO1B3表達，而PLK3和SLCO1B3與肝癌的發生有關[6-7]。陳玉冰等[8]的研究發現，CBX1通過促進肝癌細胞的增殖和遷移能力，甚至調控細胞周期阻滯于G2期，促進腫瘤的形成，并影響肝癌患者的預后。CBX1有望成為HCC預后的預測靶點，其在HCC進展中的確切作用機制還有待進一步研究。

2.2 CBX2與肝癌CBX2是一種色素框同源蛋白，是PRC1的重要組分。CBX2是參與細胞增殖和分化的重要表觀遺傳閱讀器。Mao等[9]發現CBX2高表達與HCC患者的不良預后相關。進一步研究表明，敲低CBX2可抑制WT1互作蛋白(WTIP)的表達。WTIP是一種表達于足細胞的Ajuba家族LIM結構域支架蛋白，可以作為EGFR和Hippo通路之間的一個關鍵點，抑制Hippo信號通路[10]。下調WTIP可減輕對Hippo通路的抑制，導致YAP磷酸化。YAP磷酸化受Hippo通路的調節[9]。YAP是肝癌的癌基因，是一種轉錄調控因子，其活性對器官生長和細胞增殖起關鍵作用。YAP通過重新編程可以將癌細胞再生為干細胞，促進腫瘤的發生、進展和轉移。YAP經過磷酸化而失活，這是由于磷酸化的YAP(p-YAP)不能進入細胞核并在細胞質中降解。因此，下調肝癌細胞中的CBX2表達增加了YAP磷酸化。李娟等[11]發現CBX2在肝癌中顯著過表達，這與肝癌的不良預后呈顯著正相關。下調CBX2表達顯著降低肝癌細胞的增殖、侵襲和克隆形成能力，凋亡增多，推測CBX2在肝癌進展中發揮重要作用。上述研究結果表明，CBX2不僅可以作為肝癌預后的生物標志物，也有可能是肝癌潛在的治療靶點，值得進一步深入研究。

2.3 CBX3與肝癌CBX3是一種致癌基因，可介導多種人類癌癥的發展。HP1γ由CBX3編碼，與腫瘤進展和患者預后有關。Zhong等[12]發現CBX3/HP1γ在肝癌組織中表達升高，且與肝癌的惡性臨床病理特征有關。通過Kaplan-Meier和Cox回歸分析證實，CBX3/HP1γ高表達是肝癌患者總生存率降低的獨立預后因素。Zhou等[13]發現HCC中CBX3表達上調是通過KCNQ1OT1抑制miR-29a-3p來調節，從而在HCC細胞中發揮腫瘤促進作用。KCNQ1OT1是一種癌基因，在肝癌組織中水平升高。miR-29a-3p是一種腫瘤抑制因子，可以抑制肝癌細胞增殖和遷移。Song等[14]發現LINC01006基因敲除可在體外抑制肝癌細胞的存活、遷移和侵襲，并抑制體內腫瘤的生長。Xue等[15]證實miR-433在HCC中低表達，而miR-433過表達抑制肝癌細胞的增殖。進一步研究發現，沉默LINC01006可上調miR-433-3p，直接靶向降低CBX3表達從而抑制肝癌細胞的存活、遷移和侵襲。上述研究結果提示CBX3可作為肝癌患者預后的生物標志物，值得進一步深入挖掘。

2.4 CBX4與肝癌CBX4是PcG家族中唯一能作為SUMO E3連接酶的酶激活蛋白，參與SUMO化修飾(sma11 ubiquitin-like modifier E3 ligase, SUMO E3 ligase)，并與各種底物相互作用。Li等[16]研究發現，CBX4通過其SUMO E3連接酶活性控制HIF-1α增強HCC的血管生成。Zhao等[17]研究發現，阻斷CBX4表達對晚期HCC索拉非尼耐藥患者很重要，表明CBX4可能作為HCC的潛在治療靶點。Zheng等[18]發現miR-195和CBX4 mRNA在大多數肝癌組織中均異常表達。miR-195通過抑制CBX4表達阻止HCC的發展。Jiao等[19]發現肝動脈化療栓塞術TACE延長了CBX4高表達HCC患者的總生存期，而肝動脈栓塞術TAE則縮短了患者的總生存期，表明CBX4可作為HCC患者的獨立預后因素，用于肝癌患者術后TACE的決策，CBX4高表達患者術后應接受TACE治療，以提高其生存率。

2.5 CBX6與肝癌CBX6是PRC1的核心蛋白質亞基之一，在基因表達調控、細胞更新分化、腫瘤發生、發展和干細胞干性維持等方面發揮重要作用。研究表明，CBX6參與干細胞的自我更新過程，對于多能干細胞的干性維持和分化至關重要[20]。Zheng等[21]發現CBX6在肝癌臨床標本和肝癌細胞系中被介導。多功能分析提示，HCC中CBX6表達升高是一個獨立的不良預后因素，CBX6在體內、外均可使肝癌細胞顯著生長。機制研究表明，S100A9/NF-κB/MAPK通路在調控CBX6功能中起重要作用。Wang等[22]研究發現CBX6在HCC組織中的表達顯著高于癌旁組織。CBX6高表達HCC患者的腫瘤生長速度快、侵襲能力強、臨床分期高、腫瘤分化差的傾向較高。進一步研究表明，CBX6通過調控轉錄因子Snail/ZEB1介導的上皮-間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)機制增強肝癌細胞的侵襲和轉移能力。綜上，CBX6在肝癌的發生、發展中起重要作用，可作為HCC的新型預后生物標志物和治療靶點。

2.6 CBX7與肝癌CBX7是CBX蛋白家族的成員之一。在細胞中CBX7通常作為表觀遺傳調節因子調節基因表達。在病理上，CBX7異常表達會導致基因表達失衡，這與腫瘤的發生、發展密切相關。在癌癥的發生、發展中，CBX7發揮雙重作用。一方面，它通過抑制腫瘤抑制基因促進某些癌癥的進展。另一方面，它通過與不同分子相互作用，調節細胞周期相關蛋白的合成，抑制腫瘤進展。Zhang等[23]發現miR-18a在HCC中表達上調，并通過下調IRF2和CBX7表達刺激肝癌細胞系的增殖和遷移。Zhu等[24]檢測75例肝癌組織和癌旁非瘤組織中CBX7的表達，發現CBX7在肝癌組織中的表達明顯低于癌旁非瘤組織，即CBX7在HCC組織中表達下調，提示CBX7對HCC有抑制作用。Cox回歸分析顯示，CBX7是肝癌的獨立保護因子，證實了CBX7在肝癌進展和預后中的關鍵作用。

2.7 CBX8與肝癌CBX8是PRC1的亞基，可識別組蛋白H3K27me3上的三甲基化，并與PRC2復合物協同作用作為表觀遺傳基因沉默子。CBX8在細胞增殖、干細胞生物學、細胞衰老和癌癥發展中起關鍵作用。Tang等[25]發現臨床HCC標本中CBX8表達與患者存活率呈負相關。在HCC細胞中CBX8過表達可誘導EMT、侵襲性、遷移和干細胞樣特征的侵襲性表型。因此，CBX8為HCC轉移提供新機制，并提示CBX8的酶活性可能是HCC的治療靶點。Xiao等[26]發現CBX8在HCC中表達上調，其表達與細胞周期進程相關。CBX8過表達促進HCC細胞的生長，而敲低CBX8可抑制細胞增殖。CBX8通過與YBX1結合激活Cyclin D1表達，從而調節細胞周期進程促進HCC細胞增殖。Zhang等[27]發現CBX8在HCC中表達增加。過表達CBX8促進HCC的生長和轉移，而沉默CBX8抑制了這些效應。進一步研究發現，CBX8通過同時增強EGR1和miR-365a-3p的表達而激活AKT/β-catenin通路，從而顯示其促腫瘤活性。Zhu等[28]研究發現CBX8在HCC中過表達。敲低CBX8可抑制HCC細胞的侵襲和遷移能力。此外，在HCC腫瘤組織和細胞中，CBX8與EMT相關蛋白的表達存在顯著關系。進一步研究表明，CBX8通過誘導EMT過程促進HCC的轉移。綜上，CBX8可能成為HCC診斷和治療的潛在靶點。

3 小結與展望

綜上所述，CBX家族蛋白通過調控Wnt/β-catenin、miR-29a-3p、S100A9/NF-κB/MAPK、YAP磷酸化、Snail/ZEB1、EMT、AKT/β-catenin等信號通路，影響細胞增殖、侵襲、遷移及調節細胞周期等生物學過程，從而促進或抑制HCC的發生、發展。此外，CBX家族成員(CBX1、2、3、4、6、7、8)有望成為肝細胞癌診斷和判斷預后的生物標志物，同時還可能成為HCC治療的新靶點。但目前關于CBX5蛋白在HCC中的研究和報道較少。因此，進一步深入研究CBX蛋白家族在HCC中的作用及其分子機制將為HCC的診斷、預后標志物和治療提供新的思路和研究視角。