Krüpple樣轉(zhuǎn)錄因子8在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

成撒諾，李甲初 綜述，張幸平審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院腫瘤科，重慶 400016)

·綜 述·

Krüpple樣轉(zhuǎn)錄因子8在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

成撒諾，李甲初 綜述，張幸平△審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院腫瘤科，重慶 400016)

Krüpple樣轉(zhuǎn)錄因子8；腫瘤；侵襲；血管生成

Krüpple樣轉(zhuǎn)錄因子8(KLF8)是KLFs家族中一名年輕的成員，能結(jié)合細(xì)胞中DNA的GC box或CACCC元件，調(diào)控富含GC啟動(dòng)子的基因表達(dá)，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞周期[1]。研究表明[2]，KLF8在人體多種惡性腫瘤中過(guò)表達(dá)，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。新近研究發(fā)現(xiàn)[3-4]，KLF8與多種血管生成因子的表達(dá)關(guān)系密切，故研究KLF8參與腫瘤新生血管生成的作用及其機(jī)制有可能為抗腫瘤血管生成靶向治療提供新的靶點(diǎn)和策略?，F(xiàn)將KLF8在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展綜述如下。

1 KLF8的生物學(xué)特征

KLF8位于人類(lèi)X染色體，包含359個(gè)氨基酸殘基。它最初是作為Krüppel樣Cys2 /His2鋅指蛋白質(zhì)家族的一個(gè)轉(zhuǎn)錄抑制蛋白而被認(rèn)識(shí)。與家族中的其他成員一樣，KLF8有3個(gè)高度保守的鋅指結(jié)構(gòu)及氨基端可變的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域[2]。KLF8的3種結(jié)構(gòu)域分別為：(1)核定位序列(nuclear localization signal，NLS)，負(fù)責(zé)將KLF8轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中。與其他家族成員不同的是KLF8有3個(gè)NLS[1]，其中2個(gè)NLS串聯(lián)在鋅指結(jié)構(gòu)上，對(duì)KLF8的核定位及其在細(xì)胞內(nèi)的功能非常重要。(2)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，負(fù)責(zé)將目的基因啟動(dòng)子的DNA與KLF8相連。(3)轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域，負(fù)責(zé)調(diào)控目的基因的表達(dá)。

KLF8蛋白翻譯后的修飾包括乙?；⒎核鼗?、類(lèi)泛素化、多聚ADP-核糖化作用(PARylation)等。研究顯示，小泛素相關(guān)修飾物(SUMO-1)、SUMO-2、SUMO-3可共價(jià)修飾KLF8[5]，發(fā)揮主要作用的是SUMO-1。Lu等[6]研究顯示，KLF8參與調(diào)控細(xì)胞周期蛋白D1(Cycling D1)、基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2，MMP2)、MMP9等蛋白的轉(zhuǎn)錄，并受SUMO蛋白修飾和由DNA修復(fù)酶1(poly ADP-ribose polymerase 1,PARP-1)介導(dǎo)的PARylation的影響。PARP-1蛋白與KLF8鋅指結(jié)構(gòu)1、2結(jié)合，穩(wěn)定KLF8在核中的表達(dá)。

研究表明[7]，黏著斑激酶(Focal adhesion kinase,FAK)能夠誘導(dǎo)KLF8表達(dá)。FAK通過(guò)激活PI3K-Akt信號(hào)通路，誘導(dǎo)KLF8啟動(dòng)子被轉(zhuǎn)錄因子特化蛋白1(specificity protein1,Sp1)激活，使KLF8作用于Cycling D1啟動(dòng)子的GC box區(qū)域，激活Cycling D1，使細(xì)胞增殖。

KLF8在正常組織中低表達(dá)，但在腎臟、心臟和胎盤(pán)中的表達(dá)相對(duì)較高[8]。最新研究顯示[9]，KLF8主要表達(dá)于早孕期絨毛組織中的滋養(yǎng)細(xì)胞，可能與滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲力相關(guān)。

2 KLF8在惡性腫瘤中的表達(dá)及作用

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，KLF8在人類(lèi)乳腺癌、肝癌、腎癌、胃癌和卵巢癌等多種惡性腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，可能與癌細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和治療抵抗有關(guān)。

Chen等[10]研究顯示,KLF8在胃癌細(xì)胞株中的表達(dá)明顯高于正常細(xì)胞。用siRNA干擾其表達(dá)后，胃癌細(xì)胞的增殖速度明顯減慢，KLF8的表達(dá)缺失可導(dǎo)致胃癌細(xì)胞的死亡，提示KLF8有望成為胃癌治療的一個(gè)潛在靶分子。Wang等[11]通過(guò)Kaplan-Meier生存分析發(fā)現(xiàn)，KLF8的表達(dá)狀態(tài)與胃癌患者的生存率密切相關(guān)：KLF8陽(yáng)性表達(dá)的患者術(shù)后5年生存率明顯低于KLF8陰性患者，分別為20%、50%(P<0.01)。李甲初等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在正常肝組織、肝硬化組織、無(wú)明確轉(zhuǎn)移的肝細(xì)胞癌組織和有明確轉(zhuǎn)移的肝細(xì)胞癌組織中，KLF8蛋白的相對(duì)表達(dá)量依次增高，分別為16.7%、33.3%、81.8%、83.3%(P<0.01)，提示KLF8與肝細(xì)胞癌的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

Fu等[13]通過(guò)RT-PCR、Western blot等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)腎癌細(xì)胞中KLF8的mRNA和蛋白水平的表達(dá)均明顯升高。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，KLF8參與調(diào)控腎癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、侵襲及凋亡，其表達(dá)程度與腫瘤大小、組織學(xué)類(lèi)型和臨床分期明顯相關(guān)(腫瘤大小P<0.01、組織學(xué)類(lèi)型P<0.001、臨床分期P<0.001)。在與KLF8相關(guān)的信號(hào)通路的研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AK通過(guò)激活PI3K-Akt信號(hào)通路，誘導(dǎo)KLF8高表達(dá)[7]。FAK在正常卵巢上皮細(xì)胞中很難被檢測(cè)到，但在卵巢腫瘤中高表達(dá)，并誘導(dǎo)KLF8的高表達(dá)。分析表明，KLF8的表達(dá)狀態(tài)與卵巢腫瘤的臨床表現(xiàn)和不良預(yù)后有明顯的相關(guān)性(P<0.01)[14]。KLF8還異常高表達(dá)于神經(jīng)膠質(zhì)瘤中[15]。在體外，抑制KLF8在膠質(zhì)瘤中的表達(dá)會(huì)導(dǎo)致瘤細(xì)胞喪失增殖能力，但具體的機(jī)制尚不清楚。KLF8在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和腫瘤細(xì)胞的損傷修復(fù)中也發(fā)揮了重要作用。Wang等[16]通過(guò)在乳腺癌細(xì)胞中下調(diào)E鈣黏蛋白(E-cadherin)、上調(diào)MMP2和MMP9后，發(fā)現(xiàn)KLF8的表達(dá)增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)KLF8與Snail蛋白共同作用，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換(epithelial-mesenchymal transition,EMT)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞從非侵襲狀態(tài)轉(zhuǎn)為侵襲狀態(tài)。此外，KLF8還與乳腺癌的化療耐藥相關(guān)，乳腺癌中異常高表達(dá)的KLF8通過(guò)減少DNA損傷的程度來(lái)保護(hù)乳腺癌細(xì)胞免受化療藥物所致的細(xì)胞死亡。另一研究發(fā)現(xiàn)[6]，乳腺癌細(xì)胞中PARP-1高表達(dá)，而PARP-1通過(guò)PARylation修飾KLF8，使KLF8表達(dá)更穩(wěn)定。腫瘤細(xì)胞損傷會(huì)引起KLF8發(fā)生SUMOylation，這種修飾作用可以保護(hù)腫瘤細(xì)胞免于化療所致的死亡。因此，KLF8具有保護(hù)腫瘤細(xì)胞的作用，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展和治療抵抗中起著十分重要的作用。

3 KLF8與腫瘤新生血管生成的關(guān)系

新生血管生成不僅對(duì)于惡性腫瘤的生長(zhǎng)、發(fā)展至關(guān)重要，而且還是腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟。目前已經(jīng)明確，惡性腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是腫瘤細(xì)胞通過(guò)新生血管網(wǎng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞、基底膜的缺陷穿越進(jìn)入血管，向遠(yuǎn)處擴(kuò)散。參與此過(guò)程的細(xì)胞因子包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、血管生成素(angiopoietin,Ang)、基質(zhì)金屬蛋白酶類(lèi)(matrix metalloproteinase,MMPs)、低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)等。

VEGF是重要的促血管生長(zhǎng)因子[17]，在腫瘤新生血管生成中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)腫瘤直徑超過(guò)1 mm以后，被激活的腫瘤組織通過(guò)自分泌或旁分泌方式分泌VEGF，促進(jìn)腫瘤周?chē)M織建立起豐富的毛細(xì)血管網(wǎng)。HIF-1與VEGF之間關(guān)系密切，有研究表明HIF-1可促進(jìn)VEGF的表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤血管的發(fā)生[18]。HIF-1同時(shí)還調(diào)控著多種血管生成因子的轉(zhuǎn)錄，如Ang1、Ang2和胎盤(pán)生長(zhǎng)因子。Ang2在腫瘤血管新生中作用顯著，在多種腫瘤組織中均可見(jiàn)Ang2及其受體表達(dá)增加，尤其是在腫瘤邊緣的新生血管區(qū)。研究顯示[19]，Ang2是膠質(zhì)瘤、乳腺癌、黑色素瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲的調(diào)控因子，是胰腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的促進(jìn)因子，而VEGF可顯著上調(diào)Ang2在宿主基質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)[17]。有研究顯示VEGF可激活FAK和相關(guān)蛋白，從而維持上皮細(xì)胞的存活信號(hào)通路。VEGF還可通過(guò)PI3K-Akt途徑抑制細(xì)胞凋亡，而FAK可通過(guò)激活PI3K-Akt信號(hào)通路誘導(dǎo)KLF8表達(dá)，說(shuō)明KLF8與VEGF之間有著密切的聯(lián)系，并且可能還與HIF-1和Ang2之間有著間接的聯(lián)系[20]。

MMPs是一類(lèi)能降解細(xì)胞外基質(zhì)的高度保守的蛋白水解酶，惡性腫瘤細(xì)胞通過(guò)MMP2和MMP9實(shí)現(xiàn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。Li等[21]研究發(fā)現(xiàn)在肝癌細(xì)胞中，KLF8通過(guò)上調(diào)Cycling D1和MMP2的活性來(lái)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲，并抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。Wang等[16]發(fā)現(xiàn)KLF8可直接結(jié)合并激活人MMP9基因啟動(dòng)子促進(jìn)MMP9的表達(dá)，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。Han等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌細(xì)胞中，KLF8的表達(dá)量與MMP9呈正相關(guān)，提示MMP9可能是KLF8的一個(gè)下游基因。肝癌的TNM分期越晚，KLF8、MMP9蛋白的表達(dá)量及腫瘤血管侵襲的程度越高，提示KLF8可能與腫瘤新生血管生成有關(guān)。

另有研究顯示[4]，在肝癌組織中KLF8過(guò)表達(dá)組與對(duì)照組比較，VEGF、Ang2、HIF1-α及 MMP2 這些促血管生成因子的mRNA表達(dá)增加，提示KLF8可能通過(guò)調(diào)控VEGF、Ang2、HIF1-α及MMP2來(lái)調(diào)控腫瘤血管生成，從而決定腫瘤的侵襲程度。

微血管密度(microvessel density,MVD)是目前廣泛應(yīng)用的評(píng)估腫瘤血管生成程度的“金標(biāo)準(zhǔn)”，已被證實(shí)與腫瘤的轉(zhuǎn)移及預(yù)后有關(guān)[11]。Wang等[11]通過(guò)免疫組化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)胃癌組織中MVD≥32，KLF8的表達(dá)程度與MVD水平呈正相關(guān)(P<0.001)。Li等[21]建立小鼠的肝癌模型后，用KLF8-RNAi慢病毒感染，腫瘤的新生血管明顯減少，MVD值從64.3減少到21.0(P<0.01)。提示KLF8可能通過(guò)新生血管生成參與腫瘤的發(fā)展過(guò)程。

上述研究結(jié)果表明，KLF8與多種參與腫瘤新生血管生成的因子相關(guān)，它們之間可能存在著一個(gè)相互調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)，但其具體的作用機(jī)制仍不清楚。

4 結(jié) 語(yǔ)

KLF8是KLFs家族的成員之一，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展和侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要的作用。KLF8不僅在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，還與多種血管生成因子密切相關(guān)，參與腫瘤血管新生的調(diào)控，使其可能成為抗腫瘤血管生成治療的新靶點(diǎn)。但目前關(guān)于KLF8與惡性腫瘤中血管生成因子之間的作用機(jī)制尚未完全明確，有待進(jìn)一步的深入研究。

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:10.3969/j.issn.1671-8348.2015.13.044

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81001096)；重慶市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(CSTC,2010BB5395)。

成撒諾(1989-)，碩士研究生，主要從事抗腫瘤血管生成方面的研究。

△通訊作者，E-mail:Zhang.xinping@163.com。

R730.1

A

1671-8348(2015)13-1849-03

2014-12-18

2015-02-19)