头颈鳞癌相关基因TGM3、Cyclin E和CDC25A的研究进展

作者：李连贺 岳卓立    作者单位：067000 承德医学院附属医院耳鼻咽喉科 　　 【关键词】  头颈鳞癌 表皮型转谷氨酰胺酶 细胞周期素E 细胞周期调控基因CDC25A　　 头颈鳞癌中的下咽癌及声门上喉癌是预后较差的恶性肿瘤,它具有病灶侵袭性强、颈淋巴结转移率高、术后易复发的特点。在外科手术、放射及抗癌药物等综合治疗中,不同患者的治疗反应及预后有差异。目前研究证实:细胞周期和细胞凋亡异常不仅与肿瘤的发生、发展密切相关,它也是研究恶性肿瘤细胞耐药及放射治疗抗性的一项重要指标。放射线或抗癌药可以诱导肿瘤细胞凋亡,这种机制将对治疗效果产生重要影响。探讨表皮型转谷氨酰胺酶(TGM3)、细胞周期素E(Cyclin E)和细胞周期调控基因CDC25A在综合治疗中的作用，旨在为临床评估预后选择科学适宜的分子生物学参考指标，探明某些生物标记物在肿瘤细胞的表达对治疗效果和预后方面的影响,为设计个体化综合治疗方案提供依据。　　 1  TGM3基因结构和功能及其与肿瘤的关系　　 TGM3是转谷氨酞胺酶家族成员之一, 是一种钙离子依赖性蛋白酶。TGM3基因［1］位于人20号染色体长臂q11.2,基因全长42.8kbp,包含13个外显子，cDNA全长为2 619bp，编码692个氨基酸。TGM3除了在正常的表皮终末分化期和某些毛囊细胞中表达以外, 还可以在口腔黏膜、脑、小肠、睾丸等组织中表达。它通常以可溶性无活性的酶原形式存在, 并通过蛋白酶水解而活化。TGM3的激活过程涉及到一个大小约77kD的酶原, 它首先通过未知蛋白酶水解成47kD和30kD的片段, 然后2个片段再通过非共价键结合而活化。TGM3主要功能是参与角质化细胞的终末分化过程，可通过催化赖氨酸残基eNH2与谷氨酸残基γ酰胺间的异肽键的形成来进行特定蛋白翻译后的修饰。研究发现其在肿瘤中的活性和表达水平下调可能和肿瘤的发生有关。Liu等［2］利用免疫组化技术分别对食管鳞癌组织和相应正常黏膜组织进行对比分析,发现TGM3在食管鳞癌组织表达明显低于相应正常黏膜组织，其表达与食管鳞癌的病理分级有相关性而与淋巴结转移和浸润深度无关。Gonzalez等［3］利用基因表达差异显示和芯片技术分析并验证TGM3基因在口腔颌面头颈鳞癌中表达下调。贺光等［4］采用LOH及Northern杂交方法, 分别从DNA和RNA水平检测到TGM3基因在喉癌中存在着这种杂合性丢失,而这种杂合性丢失与临床分期、淋巴结转移和分化程度没有显著相关性,从而证实TGM3基因在喉癌的发生早期起重要作用。也有研究报道TGM3基因的低表达或不表达可能与鳞癌的去分化、侵袭力增加、淋巴结转移、血源性转移和预后不良有关［5］。　　 2  Cyclin E基因结构和功能及其与肿瘤的关系　　 Cyclin E是细胞周期重要的调节因子，是一类核蛋白，分子量约50 kD。最初是从酿酒酵母菌中提取出来的，Cyclin E基因定位于19q1213，编码395个氨基酸，其中第128～215氨基酸为周期蛋白盒(Cyclin box)，C端含PEST区，该区域被认为与蛋白更新有关［6］。Cyclin E为G1期细胞周期素，其表达升高始于G1中期至G1晚期的G1、S交界处达高峰，后随细胞进入S期，Cyclin E开始下降，到G2/M期降为零。因此Cyclin E主要作用于G1晚期、S期开始之前。其作用机制：Cyclin E与细胞周期素依赖激酶(CDK2)形成一活性复合物，Cyclin  E/CDK2参与G1期和S期的pRb磷酸化作用，能加速S期，启动DNA复制［7］。因此，其在恶性肿瘤细胞增殖中所起的作用至关重要。蔡扬等［8］应用流式细胞技术对口腔鳞癌(OSCC)研究中发现，Cyclin E蛋白在OSCC平均表达量高于正常口腔黏膜，而Cyclin E表达量与OSCC肿瘤分化及淋巴结转移均无关。多因素分析表明Cyclin E过表达是影响预后的独立因素之一［9］。王建波等［10］在喉癌中发现Cyclin E阳性表达率为45.0%(27/60)，与正常对照组有显著性差异(P<0.01)，但Cyclin E 阳性表达率与喉癌患者性别、细胞分化程度、临床分型分期和T分期无显著相关性。从而表明Cyclin E阳性表达可能是喉癌发生的早期分子事件，具有早期诊断价值。Mishina等［11］对217例非小细胞肺癌(NSCLC)手术切除的标本进行免疫组化染色，发现Cyclin E大量表达，统计分析显示，在鳞状细胞癌比非鳞状细胞癌表达频率高，Cyclin E的高表达与鳞状细胞癌有明显的相关性。Cyclin E高水平表达的肿瘤患者比低水平表达的肿瘤患者生存时间明显缩短，表明Cyclin E在NSCLC的生物学行为中起重要作用，Cyclin E的高表达可做为NSCLC的一个新的预后指标。　　 3  CDC25A基因结构和功能及其与肿瘤的关系　　 CDC25A是CDC25家族的重要成员，为双重特异性磷酸酶，能激活细胞周期素依赖性激酶(CDK)，推动细胞周期的进行，促进细胞增殖，发生肿瘤。 CDC25A的致癌作用机制：(1)促增殖［12］。CDC25A蛋白的过表达会使细胞快速由G期进入S期，从而导致细胞DNA的合成增加，进而癌细胞获得高增殖活性引起疾病的发生。(2)抗凋亡［13］。CDC25A可以在细胞质中直接激活AKT生存途径而阻止细胞凋亡,因此核蛋白的表达可能更多地起到促增殖作用，而细胞质的表达可能与凋亡关系密切。李金梅等［14］采用免疫组织化学SP法检测CDC25A蛋白在食管鳞状细胞癌和正常黏膜中的表达，结果CDC25A在癌组织中的阳性表达率为50%，明显高于正常黏膜(P<0.05)，CDC25A在高分化和中低分化组、浸润至纤维膜和未浸润至纤维膜组、有淋巴结转移和无淋巴结转移组中的表达差异均有统计学意义(P<0.05)，提示CDC25A蛋白可能参与了食管癌的发生、发展。Bhawal等［15］应用免疫组化和PCR检测CDC25A在口腔鳞癌中的表达，发现其在口腔鳞癌中的表达明显高于正常黏膜，其表达与肿瘤的大小和TNM分期有关，提示CDC25A是口腔癌发生的重要因子。近年来研究表明，CDC25A具有癌基因的功能，参与了多种恶性肿瘤的发生和发展。　　 4  问题和展望　　 近年来研究发现, TGM3基因在许多肿瘤组织中表达下调, 这表明作为上皮重要黏附分子之一的TGM3是一个重要的候选抑癌基因, 它参与肿瘤的发生发展，但如何参与肿瘤机制如细胞周期、信号传导、细胞黏附、细胞凋亡等还需进一步研究［16］；CDC25家族的重要成员CDC25A在许多肿瘤中高表达，并且对于G1/S、G2/M期转换至关重要，被划分为癌基因，调控CDC25A的表达已成为抗肿瘤研究的重要靶点；Cyclin E是细胞周期中重要的调节因子，针对Cyclin E的研究为我们揭示肿瘤的发生机制提供了新的视点，大量研究表明它在肿瘤的发生中起到重要作用，也能为大量常见的肿瘤提供预后信息。但它导致肿瘤的机制仍不十分清楚，尚有许多问题有待解决。随着对TGM3、Cyclin E和CDC25A研究的深入以及对肿瘤病因学的进一步探讨，期望TGM3、Cyclin E和CDC25A可作为肿瘤的基因治疗和制备各种抗肿瘤疫苗，应用于肿瘤的预防与治疗。　　 【参考文献】　　 1 Zhang J,Zhi HY,Ding F,et al.Transglutaminase 3 expression in C57BL/6J mouse embryo epidermis and the correlation with its differentiation［J］.Cell Research,2005,15(2):105110.　　 2 Liu W,Yu ZC,Cao WF.Functional studies of a novel oncogene TGM3 in human esophageal squamous cell carcinoma［J］.World J Gastroenterol,2006,12(24):3 9293 932.　　 3 Gonzalez HE,Gujrati M,Frederick M,et al.Identification of 9 genes differentially expressed in head and neck squamous cell carcinoma［J］.Arch Otolarygol Head Neck Surg,2003,129(7):754759.　　 4 贺光,赵震,富伟能,等.喉癌中转谷氨酰胺酶3基因杂合性丢失和表达研究［J］.中华医学遗传学杂志,2002,19(2):120122.　　 5 Zocchi L,Terrinoni A,Candi E,et al.Identification of transglutaminase 3 splicing isoforms［J］.Invest Dermatol，2007，127(7):1 7911 794.　　 6 Park EA,Macalpine DM,OrrWeaver TL,et al.Drosophila follicle cell amplicons as models for metazoan DNA replication:a cyclin E mutant exhibits increased 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