PTEN和FHIT基因与卵巢癌关系的研究进展

[中图分类号] R737.31[文献标识码] A[文章编号] 1672-4208(2009)15-0044-03

卵巢癌是妇科三大恶性肿瘤之一,也是妇科肿瘤中死亡率最高的恶性肿瘤。卵巢癌具有缺乏早期症状及典型的临床表现,易转移,预后差等特点,多数患者就诊时已届晚期,而且卵巢癌发生发展的分子生物学机制仍不清楚。许多研究发现卵巢癌可能涉及一系列基因的改变,如原癌基因的激活、 抑癌基因的失活等,抑癌基因的失活是目前肿瘤研究的热点。PTEN、FHIT基因是新发现的抑癌基因,大量的实验研究已经证实,它们的失活与人类多种肿瘤的发生、发展及预后有关。现就FHIT、PTEN基因与卵巢癌的关系综述如下。

1 PTEN、FHIT基因的分子结构及功能

1.1 PTEN基因的分子结构 PTEN基因定位于人类染色体10q23.3,全长约200 kb,含9个外显子和8个内含子。其cDNA共有1209个核苷酸,编码403个氨基酸残基组成的蛋白质[1\]。PTEN蛋白包括一个氨基端(N端) 磷酸酯酶区域,一个与脂质结合的C2区域和一个由约50个氨基酸残基组成的羧基端(C端)区域。PTEN蛋白的第122～133位的氨基酸序列(IHCKAGKGRTG)与蛋白酪氨酸磷酸酯酶(protei n tyrosine phosphatase,PTP)及双特异性磷酸酯酶催化区的核心模序(HCXXGXGRXG)相符,故PTEN蛋白属于蛋白酪氨酸磷酸酯酶家族。蛋白晶体结构分析显示,PTEN C端的C2结构域与N端的磷酸酯酶结构域相邻,从而形成了最小催化单位。它可使磷酸化的丝/苏氨酸和酪氨酸的蛋白或肽类底物脱磷酸,但其活性部位裂口较其它PTP大,且含有两个碱性氨基酸基团(Lys125和Lys128)及上游的组氨酸残基(His93),从而使得该酶对磷脂酰肌醇3,4,5三磷酸的特异性更高,该结构域中第124位的半胱氨酸,可亲核攻击底物磷酸基团的5价磷(P5+),进行质子交换而使底物脱磷酸[2\]。除此之外,PTEN的C2结构域还能促使PTEN结合于细胞膜,利于PTEN与PIP3和其它底物的细胞定位。PTEN蛋白还有一个非常短的N端尾部和含有50氨基酸残基的C端尾部。N端尾部的氨基酸序列中含有多聚碱性模序(Polybasic motif),它们中的某些氨基酸残基延伸到磷酸酯酶序列的起始处,该模序可能与磷脂酰肌醇4,5二磷酸(Phosp hatidylinositol 4,5-biphosphate)的结合相关。PTEN的C端尾部有富含丝/苏氨酸残基的PEST序列和一个PDZ结合结构域,此区域突变可逆转抑癌基因表型,影响突变体的稳定性和磷酸酯酶活性,并引起分子构象改变[3\]。与其它磷酸酯酶不同的是,PTEN并没有调节亚基,因此活性调节的分子机制一直为人们所关注。

1.2 PTEN基因的功能 PTEN可以特异地使PIP3脱3'磷酸,抑制PI3K/Akt信号转导途径,使细胞中Akt磷酸化水平明显降低,进而上调细胞生长周期的关键激酶抑制因子P27kipl,干扰细胞生长信号,使细胞阻滞于G1期,并增加细胞对凋亡的敏感性。PTEN在体内、外均可使FAK(Focal adhesion kinase)脱磷酸,从而阻碍整合素介导的肿瘤细胞扩散、转移、侵袭和骨架蛋白组装[4\]。Giri等在人体前列腺癌组织证实,PTEN基因失活的前列腺癌组织微血管密度显著高于具有野生型PTEN基因的前列腺癌组织,故PTEN还具有抑制肿瘤血管生成活性。此外,PTEN参与内胚层、 中胚层和外胚层的分化,其等位基因的丢失会引起皮肤、胃肠道、前列腺过度增生而形成肿瘤。

1.3 FHIT基因的分子结构 1996年,由Ohta等利用外显子捕获法发现了定位在染色体3p14.2的FHIT基因。FHIT基因位于人染色体3p14.2,其编码系列含组氨酸三联体,即HIS2X2HIS2X2X(X为疏水性氨基酸)基序。它与从酵母菌裂解的人裂殖酵母菌Pomb双腺嘌呤以及其他非同源性组氨酸三联体蛋白家族成员大概有70%的相似性。再加上该基因又包含FRA3B脆性位点,因此被命名为脆性组氨酸三联体基因(fragile histidine triad,FHIT)。FHIT基因组大约跨越2MB,全长500 KB,且由被较大的内含子所立的10个外显子组成,外显子5-9编码FHIT蛋白。其转录产物FHIT mRNA仅仅1.1Kb,其5'端含一段长约350bP的非编码区,随后为一编码147个氨基酸的开放阅读框架(ORF),3'端有多聚腺苷共有系列(PolyA consensus sequence) 和一个PolyA尾。由外显子5-9编码所形成的16.8×103的,大概有147个氨基酸链的蛋白称FHIT蛋白[5\]。

1.4 FHIT基因的功能 FHIT蛋白质和具有三价组氨酸结构域的组氨酸三体(HIT)蛋白高度同源, 而且易发生断裂,是HIT家族中一个具有脱氢酶活性的水解酶,FHIT蛋白与二腺苷四磷酸不对称水解酶(APH)有69%的同源性,提示二者可能有类似的功能。APH可将二腺苷四磷酸(AP4A)和AP3A水解为AMP和ATP。Barnes[6\]等发现FHIT的底物确实是二腺苷n磷酸(APnA,n=3～6),反应产物一定有AMP,而其最适底物为AP3A,反应需Mn 和Mg2+ 参与,而Zn2+ 能够抑制此反应。FHIT可能主要通过使APnA水解为ATP和AMP,来参与调节体内APnA量的变化。APnA是信号转导分子,它能增强DNA聚合酶的活性,有利于细胞DNA的合成和细胞增殖,还作用于mRNA帽类似物,具有脱帽功能。FHIT基因突变将导致Ap3A水解酶活性丧失,引起Ap3A水平升高。Ap3A是ATP类似物,能抑制蛋白激酶的活性,其水平升高可能增强生长信号传导途径,阻断抑制途径或凋亡通道导致肿瘤的产生。另外FHIT蛋白能作用于mRNA帽类似物,影响重要基因mR NA的翻译、脱帽功能的丧失也可能引起肿瘤。

2 PTEN、FHIT基因与卵巢癌

2.1 PTEN基因与卵巢癌

2.1.1 PTEN基因与卵巢癌的发生 在卵巢癌形成中,存在PTEN基因的突变,下调PTEN的水平可能是一个重要的分子事件。Chen等[7\]采用PCR-SSCP和RT-PCR技术,对5例正常卵巢、5例卵巢囊肿、9例卵巢交界性肿瘤、60例卵巢癌进行研究,发现仅有5例上皮卵巢癌存在PTEN基因的突变。在卵巢交界性肿瘤或卵巢癌中的PTEN基因mRNA的表达水平低于在正常卵巢或者卵巢囊肿中的水平(P

2.1.2 PTEN与卵巢癌临床病理关系 改变的PTEN表达可能涉及到卵巢肿瘤的发展,检测PTEN可能对于卵巢上皮肿瘤的恶性评价和预后是有用的。de等[11\]用免疫组织化学的方法研究232例原发卵巢癌患者的PTEN的染色。发现PTEN的阴性免疫染色与卵巢癌I/II期患者 (P=0.006)、非浆液性肿瘤类型(P=0.042)和较长的无进展生存期(P=0.015)相关的;PTEN的阴性免疫染色也预测卵巢癌III期患者或者未分化的浆液性肿瘤患者的增加的无进展生存率(P=0.011)。表明阴性的PTEN染色能够表示卵巢癌亚群的相对预后良好。Qiao等[12\]对12例正常卵巢组织、20例良性肿瘤、12例交界性肿瘤和80例卵巢上皮癌进行研究,发现在卵巢上皮癌中的PTEN表达的缺失明显地高于在正常和良性肿瘤组织的表达(P

2.1.3 PTEN与卵巢癌治疗 一个反肿瘤靶点方法的重要机制就是诱导肿瘤细胞中的凋亡。信号转导抑制的细胞凋亡效应在某种程度上依赖于PTEN的表达[15\]。大量的研究已经证实PTEN能够抑制许多癌细胞的增殖、迁移和侵袭。Wu等[16\]将野生型和磷酸酶-惰性的PTEN质粒被转染到卵巢上皮癌A2780细胞,分析它们对细胞的凋亡、细胞增殖、细胞迁移和细胞侵袭的效应。研究发现野生型和突变PTEN都能够极大地上调PTEN基因的表达;野生型PTEN能够诱导卵巢癌细胞凋亡和减少细胞移动、侵袭和增殖。结果表明PTEN通过它的磷酸酶活动,在细胞的增殖、细胞迁移和侵袭发挥重要的作用。Takei等[17\]转染卵巢癌细胞系SHIN-3到PTEN或者LUC表达质粒,获得PTEN过表达细胞(SHIN-3/PTEN)和对照细胞(SHIN-3/LUC) ,将它们植入到裸小鼠,发现SHIN-3/PTEN小鼠的生长明显地少于对照组(P

2.2 FHIT在基因与卵巢癌

2.2.1 FHIT基因与卵巢癌的发生 在肿瘤抑制基因的失活中,超甲基化和杂合性丢失(LOH)是一个重要的机制。Hong等[18\]研究61例散发的卵巢癌的FHIT甲基化状态和LOH,发现39.3% (24/61)的卵巢癌有FHIT基因的超甲基化;在浆液性卵巢癌、粘液性卵巢癌、子宫内膜样卵巢癌和卵巢交界性肿瘤中的超甲基化频率分别为45.2%(19/42)、14.3% (1/7)、33.3% (4/12)、60.0% (6/10);43.5% (10/23)的卵巢癌表现杂合性丢失,33.3% (6/18)的卵巢癌表现纯合性缺失。表明在卵巢癌中,FHIT的超甲基化和等位基因的缺失是频繁的事件。Manderson等[19\]曾报道一些上皮性卵巢癌标本中确认3号染色体短臂(3p)有三个最小区域的缺失,提示FHIT基因失活可能对于卵巢癌的发生有重要作用。此前另一项卵巢癌研究观察到,位于3p14的FHIT基因座的LOH频率随着诊断晚期的年龄是显著增高的(P=0.018),提示FHIT与晚期卵巢癌有关。Buttitta等对54例原发卵巢癌研究FHIT mRNA的反转录和杂合性丢失,发现2例有(4%)FHIT基因的异常转录,8例(15%)有等位基因缺失;在54例卵巢癌患者中,12例(22%)是有乳腺癌/卵巢癌家族史的年轻患者,而这些病例中均无FHIT基因的改变。结果提示,FHIT在一小部分卵巢癌中有作用。Dhillon等[20\] 研究卵巢来源的粒层细胞瘤(GCTs)FHIT启动子超甲基化的作用,发现FHIT甲基化频率是28%(7/25),在GCT细胞系中,启动子甲基化与基因的沉默是有关的。

2.2.2 FHIT基因与卵巢癌临床病理关系 为了阐明FHIT基因在卵巢癌形成中的作用,Mandai等[21\]用RT-PCR检测在51例卵巢癌、6例交界性卵巢肿瘤和4例良性卵巢肿瘤中FHIT基因的表达,发现39%的卵巢癌和83%的交界性卵巢肿瘤伴发有正常和异常的FHIT转录,然而,在良性肿瘤和正常卵巢组织中仅表达正常的转录。另外,4例(8%)卵巢癌中缺乏正常FHIT转录, 且4例都是晚期(III-IV期)和分化差的卵巢癌。这些结果表明,FHIT基因的异常转录表达是卵巢恶性/交界性肿瘤的一个特征,并且正常FHIT表达的完全性缺失与卵巢癌的亚型组的表达是相关的。Ozaki等[22\]用RT-PCR和序列测定分析检测33例卵巢癌、2例交界性肿瘤及1O例良性腺瘤的FHIT基因,发现5例(15%)卵巢癌和一例(1/2)交界性癌存在异常FHIT转录;5例(15%)卵巢癌中出现了正常FHIT转录的缺失,但在2例交界性癌和1O例良性腺瘤中却未发现正常FHIT转录的缺失。Ozaki还用免疫组化方法分析44例卵巢癌、19例交界性肿瘤和16例良性腺瘤的FHIT蛋白的表达:6例(14%)的卵巢癌中观察到FHIT蛋白表达缺失或显著减少,但在19例交界性癌和16例良性腺瘤中未发现此现象;损伤的FHIT蛋白表达和正常的FHIT转录缺失显著相关。值得注意的是,正常FHIT转录的缺失和FHIT蛋白表达的受损只是在2级(5/15,33%)和3级(6/19,32%)的浆液性腺癌发生。这些数据表明,表达缺失的FHIT基因的失活是和卵巢癌发生,尤其是高分级卵巢腺癌发生相关的重要分子事件。

3 展望

目前,复发和转移仍然是影响肿瘤患者生存率的主要原因,这也是肿瘤研究中亟待解决的难题。联合检测多种基因在同一肿瘤中的表达状况有利于进一步探讨其与肿瘤侵袭、转移和预后等的相关性,并为恶性肿瘤患者制定合理的规范化治疗方案提供客观依据,从而最大限度地控制或延缓肿瘤的复发和转移。有关PTEN和FHIT在人类恶性肿瘤的发生与发展中是否存在协同性,共同参与肿瘤形成的研究较少。随着PTEN、FHIT二者之间关系的进一步揭示,联合检测这两种基因有可能在一些恶性肿瘤的病理诊断、指导治疗及判断预后等方面发挥重要作用。

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