FOXC亞家族的結(jié)構(gòu)與功能及其在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的作用機(jī)制

姜卓君，朱淑霞

（濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院兒童神經(jīng)科，山東 濱州 256600）

神經(jīng)膠質(zhì)瘤簡(jiǎn)稱膠質(zhì)瘤，也稱為膠質(zhì)細(xì)胞瘤，是臨床上最常見(jiàn)的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，也是目前人類大腦中最常見(jiàn)、惡性程度最高的腫瘤，患者預(yù)后極差。其廣義上是指所有神經(jīng)上皮來(lái)源的腫瘤，狹義是指源于各類膠質(zhì)細(xì)胞的腫瘤。從流行病學(xué)上看，膠質(zhì)瘤可發(fā)生于各個(gè)年齡段，其中男性的發(fā)病率較女性高。過(guò)去對(duì)膠質(zhì)瘤的分類往往基于組織學(xué)，近年來(lái)隨著對(duì)其認(rèn)識(shí)的加深，世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）更新了新型膠質(zhì)瘤分類系統(tǒng)[1]，包括分子遺傳信息及根據(jù)腫瘤形態(tài)分類的5 個(gè)亞型。了解膠質(zhì)瘤發(fā)生的分子機(jī)制對(duì)于臨床制定有效的治療策略尤為重要。叉頭框（Forkhead Box，F(xiàn)OX）家族是一個(gè)進(jìn)化上高度保守的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子家族，可以通過(guò)調(diào)控癌基因、細(xì)胞周期調(diào)控分子、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以及細(xì)胞凋亡等途徑對(duì)諸多惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展起到重要作用。該家族分為19 個(gè)亞群（FOXA ～FOXS）。近 些 年 的 研 究 發(fā) 現(xiàn)，叉 頭 框C（Forkhead Box C，F(xiàn)OXC）亞家族對(duì)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展起到重要作用。現(xiàn)就FOXC 亞家族的結(jié)構(gòu)與功能及其在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 FOXC 的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 叉頭框C1（ForkheadBoxC1，F(xiàn)OXC1）

FOXC1 又稱為FREAC3、FKHL7，是一個(gè)定位于人類6p25.3 染色體上的外顯子基因，可編碼一個(gè)含553 個(gè)氨基酸的單亞型蛋白質(zhì)[2]。與其他FOX 家族的大部分成員一樣，F(xiàn)OXC1 包含一個(gè)高度保守的約110個(gè)氨基酸的叉頭DNA 結(jié)構(gòu)域。該叉頭結(jié)構(gòu)域包括4個(gè)N 端α 片，3 個(gè)β 條和2 個(gè)C 端翼，共同形成一個(gè)“翼狀螺旋”結(jié)構(gòu)，通過(guò)DNA 片段5’-TGTTTAC-3’與DNA 相互作用[3-4]。其中具體到FOXC1，叉頭結(jié)構(gòu)域由兩個(gè)核定位信號(hào)劃定，用于將FOXC1 蛋白保留在細(xì)胞核內(nèi)[5]。叉頭結(jié)構(gòu)域在DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域中是獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)與連接組蛋白H1、H5的結(jié)構(gòu)相似（參與生成一個(gè)緊湊的高階染色質(zhì)結(jié)構(gòu)）。這使得叉頭家族成員（FOXA、FOXO、FOXE）具有直接參與壓實(shí)染色質(zhì)中DNA 的能力[6-9]。叉頭結(jié)構(gòu)域的存在使得FOX 家族成員如FOXA、FOXO 等具有先驅(qū)活性。具體到FOXC1 上則表現(xiàn)出對(duì)FOXA1 叉頭框結(jié)構(gòu)先驅(qū)活性的關(guān)鍵氨基酸的保守性。而所謂的先驅(qū)活性則為：“掃描”壓縮染色質(zhì)，識(shí)別目標(biāo)結(jié)合位點(diǎn)，促進(jìn)核小體的不穩(wěn)定，允許其他非先驅(qū)轉(zhuǎn)錄因子與附近的一致位點(diǎn)結(jié)合。先驅(qū)轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)染色質(zhì)從一個(gè)濃縮的不活躍的狀態(tài)到一個(gè)活躍的、轉(zhuǎn)錄能力強(qiáng)的狀態(tài)，是必要的調(diào)控基因過(guò)程，也是有絲分裂和細(xì)胞狀態(tài)的轉(zhuǎn)變[10]。FOXC1 作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，在正常胚胎發(fā)育的間充質(zhì)細(xì)胞和器官發(fā)育中起著重要作用[11]。其功能的增加是惡性腫瘤的一個(gè)復(fù)發(fā)特征，此外FOXC1 的過(guò)表達(dá)也與不良預(yù)后相關(guān)。

1.2 叉頭框C2（ForkheadBoxC2，F(xiàn)OXC2）

FOXC2 屬 于forkhead 或winged helix 家 族“C”亞族的一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。從結(jié)構(gòu)上看，該基因由一個(gè)單外顯子組成，位于染色體16p24.1 帶，其特點(diǎn)是有高度保守的翼狀螺旋DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域。在功能上，已有文獻(xiàn)報(bào)道，F(xiàn)OXC2 在乳腺癌[12]、胃癌[13]等癌癥中經(jīng)常過(guò)度表達(dá)，其在各種癌癥中能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，并通過(guò)多種途徑誘導(dǎo)上皮細(xì)胞- 間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial mesenchymal transition，EMT）[14-15]。其中值得注意的是，F(xiàn)OXC2 在血管生成中起著重要的媒介作用，被認(rèn)為是參與病理性血管生成和新生血管增加的潛在轉(zhuǎn)錄媒介，這是腫瘤生長(zhǎng)和進(jìn)展的關(guān)鍵事件[16-17]。而血管生成在膠質(zhì)瘤中表現(xiàn)明顯，這或許是膠質(zhì)瘤抗血管生成療法的一個(gè)新的研究方向。

2 FOXC 促進(jìn)膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制

2.1 FOXC1

2.1.1 FOXC1 通過(guò)β-catenin、EMT 影響膠質(zhì)瘤細(xì)胞遷移、侵襲 上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化成間充質(zhì)細(xì)胞的生物學(xué)過(guò)程稱為EMT，在該過(guò)程中，上皮細(xì)胞失去了與基底膜的鏈接，進(jìn)而獲得更好的遷移和入侵能力。黏附結(jié)構(gòu)的解體、穩(wěn)定細(xì)胞骨架等功能改變成為EMT 發(fā)生的重要原因。其中N 型鈣粘蛋白、E 型鈣粘蛋白等起著重要作用[18]。研究證實(shí)，這些與EMT 關(guān)系密切的蛋白均受到FOXC1 沉默的調(diào)節(jié)，這表明FOXC1 對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的EMT 發(fā)揮了作用，可能有助于膠質(zhì)瘤的轉(zhuǎn)移。當(dāng)將β-catenin OE 與FOXC1 siRNA 共轉(zhuǎn)染后，N 型鈣粘蛋白水平增加，而單獨(dú)沉默F(xiàn)OXC1會(huì)降低N 型鈣粘蛋白的表達(dá)[19]。同時(shí)，該研究發(fā)現(xiàn)，二者共轉(zhuǎn)染后，膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲能力增強(qiáng)，而單獨(dú)沉默F(xiàn)OXC1 后膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲能力下降，這表明β-catenin OE 可能逆轉(zhuǎn)FOXC1 沉默效果，進(jìn)一步支持了β-catenin 信號(hào)參與了FOXC1 沉默對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞EMT 的抑制作用的假說(shuō)[19]。

2.1.2 FOXC1 作為miRNA-133 直接靶點(diǎn)影響膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖、侵襲 目前已知與相鄰的正常組織相比，F(xiàn)OXC1 的表達(dá)水平在膠質(zhì)瘤組織中明顯增加，表明FOXC1 的上調(diào)可能參與了人類膠質(zhì)瘤的發(fā)生。研究證實(shí)，MiR-133 的表達(dá)與膠質(zhì)瘤Ⅲ～Ⅳ級(jí)的高等級(jí)明顯相關(guān)，其可以結(jié)合到3’URT 的FOXC1 mRNA。miR-133模擬物顯著抑制了野生型FOXC1-3’URT 的熒光素酶活性，但并未能影響突變靶點(diǎn)的熒光素酶活性，這表明FOXC1 是miR-133 的直接靶點(diǎn)。miR-133 作為一種腫瘤上行抑制劑，通過(guò)靶向FOXC1 抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖和侵襲，表明其是膠質(zhì)瘤的一個(gè)新的治療靶點(diǎn)[20]。

2.1.3 FOXC1 影響膠質(zhì)瘤血管的生成 抗血管生成療法在膠質(zhì)瘤的治療中發(fā)揮著重要作用。然而，血液-腫瘤屏障（Blood Tumour Barrier，BTB）的低滲透性限制了化療藥物、抗血管生成藥物進(jìn)入腫瘤組織。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，F(xiàn)OXC1 的突變會(huì)導(dǎo)致小鼠大腦中出現(xiàn)小血管疾病，而FOXC1 的缺失會(huì)導(dǎo)致小鼠端腦中異常血管形成[21-22]。研究證明，miR-137 靶向調(diào)

控FOXC1，在miR-137 過(guò)表達(dá)的情況下，F(xiàn)OXC1 的表達(dá)受到抑制。FOXC1 在膠質(zhì)瘤內(nèi)皮細(xì)胞（Glioma endothelial cells，GECs）中表達(dá)上調(diào)，并通過(guò)增強(qiáng)ZO-1 蛋白的啟動(dòng)子活性，使BTB 的通透性降低，通過(guò)激活趨化因子受體7 的表達(dá)增加膠質(zhì)瘤的血管生成[23]。這為膠質(zhì)瘤的抗血管生成療法提供了新的研究方向。

2.2 FOXC2 由circKIF18A 靶向促進(jìn)血管生成

研 究 證 明，膠 質(zhì) 母 細(xì) 胞 瘤（Glioblastomas，GBM）相關(guān)的小膠質(zhì)細(xì)胞M2 極化（M2 polarization in glioblastoma-associated microglia，M2 GAM）可促進(jìn)人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（Human brain microvascular endothelial cells，hBMECs）的增殖、侵襲和血管生成。從機(jī)制上來(lái)講，小膠質(zhì)瘤的M2 極化可以將外泌體circKIF18A 運(yùn)送到hBMECs，外泌體circKIF18A可以與hBMECs 中的FOXC2 結(jié)合，維持其穩(wěn)定性和核轉(zhuǎn)位。FOXC2 可以轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)ITGB3、CXCR4、DLL4的表達(dá)，并激活PI3K/AKT 信號(hào)傳導(dǎo)通路[24]。該研究確定了在GBM 微環(huán)境下由M2 GAM 引起的血管生成的新機(jī)制，為膠質(zhì)瘤的抗血管生成治療提供了一個(gè)新的機(jī)制和目標(biāo)。目前，對(duì)于FOXC2 在膠質(zhì)瘤中的研究較少，或許在抗膠質(zhì)瘤血管生成方面，抑制FOXC2 的表達(dá)可以成為新的治療方向。多項(xiàng)研究記錄了FOXC2 在腫瘤中的表達(dá)/ 核定位，如肺癌[25]、肝癌[15]、前列腺癌[26]，其中腫瘤中的FOXC2 表達(dá)/ 核定位是預(yù)測(cè)患者預(yù)后的有用生物指標(biāo)。已有研究證明，F(xiàn)OXC2 在膠質(zhì)瘤中高表達(dá)，但機(jī)制尚不明確，其可能作為一個(gè)致癌基因，代表了人類膠質(zhì)瘤的潛在調(diào)節(jié)器和一個(gè)候選的預(yù)后標(biāo)記[27]。

3 結(jié)語(yǔ)

膠質(zhì)瘤是源于神經(jīng)膠質(zhì)祖細(xì)胞的內(nèi)在腦腫瘤，其作為常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤具有較高的發(fā)病率和致死率。傳統(tǒng)的治療方法包括手術(shù)、放療、化療等，但對(duì)于膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后改善有限。免疫療法是惡性腫瘤治療的一場(chǎng)革命，因此探討膠質(zhì)瘤免疫治療的潛在靶點(diǎn)具有重要意義。當(dāng)前的研究發(fā)現(xiàn)了FOX 家族在膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用。在本文中，我們主要探討了FOXC 亞家族的結(jié)構(gòu)與功能及其在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)FOXC 亞家族調(diào)控了一個(gè)復(fù)雜的腫瘤發(fā)生機(jī)制，參與了膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲、遷移、增殖等。FOXC 亞家族有望成為治療膠質(zhì)瘤的前景靶標(biāo)，而FOXC1、FOXC2 在膠質(zhì)瘤發(fā)展中的多效性功能還需要進(jìn)一步研究。