CDC25B与肿瘤相关的研究进展

　　作者：　孔波，石欣 作者单位：东南大学附属中大医院 普外科，江苏 南京 210009

　　【关键词】 肿瘤;细胞周期;癌基因CDC25;综述

　　在动物细胞的周期运行中需有很多酶的参与，其中最核心的酶是由一组作为催化亚基的周期依赖激酶(CDKs)和一组作为调节亚基的周期蛋白(Cyclin)所组成的丝/苏氨酸蛋白酶。CDKs的活性受CDC25家族蛋白(cell division control Cdc2 phosphostase)的精确调控。最近的研究发现，CDC25B在肿瘤的发生发展中起重要作用。

　　1 CDC25家族及其功能

　　1.1 CDC25家族的组成哺乳动物中CDC25家族一共包括3种同源异构体(CDC25A、CDC25B、CDC25C)，约有50%的序列同源，是一组在细胞周期调控中发挥巨大作用的苏/酪氨酸双功能酶[1]。CDC25B基因位于人类染色体20p13，由于剪切方式不同而产生5种不同的剪切异构体。目前只发现3种CDC25B蛋白(CDC25B1、CDC25B2和CDC25B3)，这3种CDC25B蛋白到底哪种在细胞周期中发挥主要作用还有争议。

　　1.2 CDC25家族蛋白在细胞周期中的作用以CDK1(CDC2)的激活过程为例，简述CDC25家族蛋白在细胞周期中重要功能。当周期蛋白(CyclinA、B)和CDK1相结合，致CDK1分子构象发生改变，T环(Tloop)移开，显露14位和15位的苏氨酸和酪氨酸，WEE1(Cdc kinase)/MYT1(memberassociated Tyr/Thr Cdc2 inhibiting kinase)能对Thr14/Tyr15进行磷酸化，以抑制CDK1的活性，并使CDK1分子构象进一步发生改变，暴露161位苏氨酸(Thr161)位点，使CAK(Cyclin dependent kinaseactivating kinase)能对Thr161进行磷酸化，此时由于CDK1分子的Thr14/Tyr15是磷酸化的，使得该分子不能激活，这种抑制性的磷酸化需CDC25家族双功能磷酸脂酶去除磷酸化才能激活，激活的CDK1一方面可以抑制WEE1/MYT1的活性，同时可进一步激活CDC25家族蛋白从而形成自身正反馈环。在不同的CDKs中，CAK的磷酸化位点有所差异，CDK4/6为Thr172，CDK2为Thr160，而CDK1则为Thr161。同样，不同的CDKs抑制性磷酸位点也不一致，WEE1/MYT1催化的是CDK4/6的Tyr17/Thr14，CDK1/2是Thr14/Tyr15。而且，不同的CDC25家族蛋白在细胞周期中的作用时相亦有差异，CDC25A和CDC25C分别在S期和M期发挥主要作用[2]。

　　2 CDC25B的正常生理功能

　　2.1 CDC25B在S期中的作用整个细胞周期都能监测到CDC25B的mRNA转录，起初的观点认为 CDC25B只是在G2/M期过渡中发挥作用，后来发现CDC25B可以和CyclinACDK2相互作用。胞内过量表达的CDC25B可以增强由于激活的RAS基因或丢失RB基因所诱导的细胞恶性转化作用，同时CDC25B可以被Myc基因转录调控，而Myc基因的主要调控位点是在细胞周期的早期事件，当用CDC25B反义核苷酸下调HeLa细胞CDC25B的mRNA转录，并有效降低细胞内的CDC25B蛋白表达水平时，大部分细胞被阻滞在S期或更早，而不是预期的G2/M期。上述均提示CDC25B在S期或甚至更早期中发挥着不容忽视的作用，有可能成为将来寻找CDC25B抑制剂的方向。因为在人类很多肿瘤中有着CDC25B过表达，过表达CDC25B赋予肿瘤细胞的生长优势与CDC25B在S期中的作用是密不可分的。

　　2.2 CDC25B在G2/M期过渡中的“扳机”作用在G2晚期细胞中一切改变都是为细胞分裂所做准备，其中最重要的是中心体改变，包括结构和生化成分的改变，微管的“核聚化”(nucleation)和纺锤体的形成早于核内的染色体浓缩和核膜的破裂，一旦核膜破裂，这样细胞浆内细胞骨架结构(微管和纺锤体)就会顺利地抓住浓缩的染色体，实验表明纺锤体的形成和染色体的浓缩都需要激活CDK1/CyclinB。以上提示中心体中和细胞浆内的CDK1/CyclinB激活早于细胞核内的CDK1/CyclinB，但研究表明中心体并没有CDC25家族蛋白存在，那中心体内CDK1/CyclinB是如何被激活的呢?研究证实：CDK1/CyclinB的激活依赖于细胞浆内CDC25B，对HeLa细胞和U2OS细胞的研究发现中心体内的CDK1/CyclinB激活需要AuroraA(aurora kinase A)的辅助。AuroraA主要作用在于将CDC25B“招募”至中心体内，并对其353位丝氨酸进行磷酸化[3]。总之，CDK1/CyclinB最初是在中心体和细胞浆中首先被激活的，激活的CDK1/CyclinB移位到细胞核，在极体样(Pololike)激酶协助下完全激活细胞核内的CDK1/CyclinB和CDC25C，从而形成自身的正反馈环。这样细胞浆内CDC25B的活性就像“扳机”可触发细胞的有丝分裂[4]。后来实验发现：通过显微注射的方法，单纯在细胞胞浆内过渡表达CDC25B可以诱导畸形纺锤体的形成，表明细胞浆CDC25B确实可以产生分裂前期的胞浆事件。同时研究表明：CDC25B的146位丝氨酸可被激活的CDK1/CyclinB磷酸化，且该位点磷酸化对CDC25B有效地启动有丝分裂是必须的[5]。一旦细胞周期进入M期后，CDC25B蛋白则在一种依赖于蛋白酶(protesome pathway)的方式下迅速降解，该蛋白在被蛋白酶体(protesome)降解前需被CDK1/CyclinA磷酸化，且CDK1/CyclinB可以阻断这种降解效应，这就保证了CDC25B蛋白在细胞周期中能够被适时和适量地激活。最新研究发现：在CDC25B蛋白上发现DDG元件(DpSGФXpS，Ф为疏水氨基酸，X为任意氨基酸)可以对βTrCP(属于Fbox家族成员，为E3范素连接酶SCF中识别亚基)特异性识别，从而启动蛋白泛素化降解过程[6]。

　　2.3 CDC25B在细胞核内外来回穿梭与G2/M期限制点 细胞周期监测点传导通路一般由感受器、传导器和靶蛋白三部分组成。很多研究表明CDC25在细胞周期监测点传导通路中处于最终的靶蛋白地位，是很多通路最终效应蛋白。在紫外线诱导纤维原细胞损伤的研究中发现，细胞内P38激酶水平上调，该酶可以使CDC25B丝氨酸磷酸化(B1Ser309，B2/3Ser323)，使其成为一个1433蛋白结合位点，一旦1433蛋白与CDC25B相结合就会“遮盖”其下游NLS(nuclear localization signal)序列，而使NES(nuclear export siganal)序列发挥主要作用，从而介导出核效应。而CDC25B在细胞核内的滞留对有丝分裂顺利进行起着至关重要的作用，离开细胞核的CDC25B不但远离自己的作用底物CDK1/CyclinB，而且结合了1433蛋白的CDC25B无法有效识别靶蛋白，从而可以诱导G2期阻滞，使细胞周期停滞而进一步启动损伤修复机制[7]。CDC25B同时亦参与由放射线及其余致DNA损伤因素所诱导的细胞周期监测点传导通路。研究表明CDC25B在细胞核内外穿梭依赖于NES和NLS序列及与1433蛋白成员的相互作用，关于NES和NLS序列具体定位目前尚未定论。最新研究显示在CDC25B存在NES1(氨基酸2840)和NES2(氨基酸5467)[8]两个NES，至于1433蛋白与NES结合以及CDC25B移位至细胞浆对G2期监测点是否不可缺少目前还有争议。有研究人员发现，1433β和1433ε能与CDC25B1蛋白磷酸化的丝氨酸特异性结合从而介导出核效应[9]。当氧化应激(oxidative stress)激活细胞内PKB/AKt(protein kinase B)通路，PKB/AKt可以使CDC25B的353位丝氨酸(serine)磷酸化触发出核信号，从而诱导G2期阻滞[10]。另外，在对HeLa细胞的研究中发现，细胞毒性膨胀蛋白(cytolethal distending toxin )可以诱导HeLa细胞的“非损伤”G2相阻滞，过量表达CDC25B可以对抗这种“非损伤”G2相阻滞，说明细胞毒性膨胀蛋白对细胞作用直接或间接地与CDC25B是相关的，但与CDC25B的细胞核内外穿梭无明显联系[11]。

　　2.4 CDC25B在生长发育中的作用小鼠实验中，研究者发现CDC25B在胎鼠肝脏中过量表达，提示可能与胚胎发育相关[12]，但是最近研究资料又表明CDC25B和CDC25C不是生长发育所必须的，只有CDC25A才是CDC25家族中的原型(prototype)，CDC25B和CDC25C的作用仅仅限于激活CDK1/ CyclinB和G2/M期的过渡，在同时敲除CDC25B和CDC25C的转基因小鼠，细胞能正常有丝分裂，小鼠能正常发育，有正常的功能监测点检验。但敲除CDC25B的雌性小鼠丧失了生育能力，提示CDC25B与卵细胞的发育十分密切[13]。

　　3 CDC25B在肿瘤发生发展中的作用

　　研究表明，在多种人类恶性肿瘤中，如前列腺癌、食管磷状细胞癌、乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌、胰腺癌、头颈部肿瘤、胃癌、肺非小细胞癌、结肠癌、非霍奇金淋巴瘤、神经母细胞瘤和甲状腺癌等均存在不同比例CDC25B的过度表达。其中在乳腺癌、卵巢癌(30%)[14]及结直肠癌(43%)[15]的研究中发现：过量表达的CDC25B与肿瘤的恶性度、转移及患者的预后相关。在非霍奇金淋巴瘤的研究中，56%的样本中CDC25B2过度表达，虽然未发现与肿瘤的侵袭性及患者预后相关，但与患者死亡率相关[16]。在甲状腺恶性淋巴瘤的研究中发现CDC25B过量表达率分别为63.8%，远远高于慢性甲状腺炎，提示在甲状腺恶性淋巴瘤转化中CDC25B发挥着重大作用[17]。研究者在食管磷状细胞癌的研究中发现高表达CDC25B的患者对放疗高度敏感，高表达CDC25B是否与不良预后相关目前还没有定论[18]。在食管癌细胞株的研究中发现过量表达CDC25B可以增强射线所诱导凋亡的效应[19]。有文献[20]报道在胃癌中高达49%的标本中有CDC25B过度表达且与肿瘤分期、浸润的深度、淋巴结转移呈正相关。在早期子宫内膜癌中过量的CDC25B(90%)与ERα(65%)是相关的，而在晚期子宫内膜癌中CDC25B表达仅为42%，而ERα则降为17%。可见在子宫内膜癌发生的早期CDC25B与ERα可能有协同刺激转化作用。在前列腺癌中CDC25B过度表达率高达97%，过度表达的CDC25B可增强雄激素的转录激活作用，有助于前列腺癌向非雄激素依赖性生长转化[21]。在肺非小细胞癌[22]、头颈部肿瘤和神经母细胞瘤[23]CDC25B的表达率分别为40%、50%和85%。CDC25B在胰腺癌原发灶和转移灶及正常胰腺的表达分别为(48.6±16.3)%、(71.7±3.1)%和(8.3±18)%，显然其在胰腺癌组织中是过度表达的，而且转移灶的表达明显高于原发灶。CDC25B特异性抑制剂作用于高表达CDC25B的人胰腺癌细胞株发现，抑制剂可以明显抑制该细胞株的生长并发生G2/M期阻滞[24]。上述这些都表明过度表达的CDC25B对于肿瘤的发生、发展起关键性作用，可能是潜在的诊断标记和治疗靶点。

　　4 过度表达的CDC25B致瘤机制

　　关于过度表达的CDC25B致瘤机制目前尚未明了，现将其可能机制总结如下：(1)通过其在S期中的作用促进肿瘤细胞DNA复制，从而赋予其生长优势。(2)过度表达CDC25B可致细胞内畸形纺锤体的形成并过早进入M期，导致染色体在子代细胞中不均分配，从而造成遗传基因组的不稳定。(3)过表达的CDC25B可以使G2/M期检验点失效而导致细胞检测机制的失调，从而增强细胞对许多致癌物和造成基因组不稳定因素的敏感性。(4)CDC25B与多种癌基因如cMyc、Ras具有协同转化作用。目前针对CDC25B的各种抑制剂的研究尚处于实验阶段，相信在不久的将来会有所突破。

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