EZH2基因與胃癌相關性研究進展

楊寶玉，陳 強

(福建醫(yī)科大學附屬協和醫(yī)院腫瘤內科，福建 福州 350000)

胃癌是最常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一,是全球惡性腫瘤相關死亡的第2大原因,嚴重威脅著人類的健康[1]。近年來,隨著手術方法的改進、放化療應用以及新輔助化療等綜合治療模式的應用，胃癌死亡率有一定程度的下降，但5 a生存率仍然不令人滿意[2]。要從根本上預防和治療胃癌，弄清胃癌的發(fā)生機制是至關重要。胃癌的發(fā)生是多因素、多階段、多基因共同作用的復雜過程，環(huán)境因素、遺傳因素等對胃癌的遺傳易感性、發(fā)生發(fā)展、預后及化療敏感性都起到十分重要的作用，本文就zeste基因增強子人類同源物2基因(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)與胃癌的相關性進行簡要綜述。

1 EZH2基因的概述

隨著人類基因組計劃的進行，大量的研究已經發(fā)現基因關鍵位置的遺傳變異將會對基因的結構、表達以及分子調控功能產生重要的影響，進一步導致機體部分生物學調控功能的改變。多梳基因家族(polycomb group，PcG)是一類與細胞周期和增殖相關的轉錄抑制因子，與發(fā)育密切相關，是防止細胞特征發(fā)生改變的記憶系統(tǒng)的重要成分。EZH2基因作為PcG基因家族的核心成員[3-4],通過組蛋白3第27位三甲基化(H3K27me3)而介導下游基因沉默，在細胞增殖、分化及腫瘤形成方面均有重要作用。

1.1 EZH2基因的由來與概念EZH2的由來始于1996年的一個意外發(fā)現。Hobert等[5]研究與原癌基因Vav蛋白產物相互作用的蛋白質，意外發(fā)現了一種新的轉錄調節(jié)蛋白，當時命名為ENX-1，其序列與果蠅zeste基因增強子E(z)高度同源。同年Chen等[6]在外顯子捕獲實驗中，也發(fā)現了一個與E(z)高度同源的序列(GenBank X 88270)，將其命名為EZH2。EZH2基因是果蠅Z(z)、小鼠EZH1在人類的同源基因，它們在結構上具有同源性，均為PcG家族的成員。

1.2 EZH2基因的結構與功能EZH2基因定位于人類染色體7q35～7q36區(qū)間上，覆蓋了近40 kb，包含20個外顯子、19個內含子，外顯子長度為41～323 bp，內含子長度為0.15～17.7 kb[7]。作為PcG家族的核心成員，EZH2基因的生物學功能主要是參與染色質結構的形成、基因表達調節(jié)以及生長控制,它可介導許多重要目的基因的表達沉默，如細胞周期的調節(jié)、細胞的分化、細胞的衰老以及腫瘤的發(fā)生等[8]。

1.3 EZH2基因的作用機制與信號通路

1.3.1 EZH2基因的作用機制 EZH2基因主要參與轉錄抑制，導致包括抑癌基因在內的一系列靶基因高度失活[9-10]。具體機制可能為以下幾個方面[11]：1)EZH2與DNA甲基轉移酶(DNA methyltranserase, DNMT)關系密切。多梳抑制復合物2(polycomb inhibition complex 2, PRC2)的亞單位(EZH2和EED)可與人類3種DNMT發(fā)生免疫共沉淀，共同誘導某些基因的表達沉默；2)EZH2與組蛋白去乙?；?、2存在功能和物理上的聯系，其抑制劑曲古霉素A可以減弱PRC2介導的轉錄抑制，介導兩者協同效應；3)EZH2也可發(fā)揮H3K27甲基轉移酶活性。當PRC2募集到染色質時，EZH2在H3K27上留下三甲基化標志，導致RRC1復合物的募集并且單泛素化H2AK119，阻止RNA聚合酶Ⅱ依賴的轉錄延伸；4)最近也有研究[12]表明EZH2能夠甲基化非組蛋白。

1.3.2 EZH2基因的信號通路 EZH2基因主要通過轉錄抑制控制關鍵信號通路而發(fā)揮其調控功能，但具體的信號通路極其復雜,目前的探索研究發(fā)現可能存在以下幾條信號通路：1)磷酸肌醇-3-激酶-蛋白激酶B(AKT)信號通路：此信號通路主要參與細胞的生長、細胞周期的進程以及細胞的運動等。AKT通過磷酸化EZH2第21位Ser，使EZH2與組蛋白H3的親和力發(fā)生改變，從而減少H3K27me3和去抑制沉默基因，促進腫瘤的發(fā)生[13]；2)Ras和核轉錄因子-κB(nuclear factor κB，NF-κB)信號通路：Ras效應物細胞外調節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)和AKT的超活化有促進腫瘤發(fā)生的作用，通過編碼人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(PTEN)的缺失而激活AKT。Ras-鳥苷三磷酸酶激活蛋白(guanosine triphosphatase activating protein,GAP)家族的DAB2IP是前列腺腫瘤抑制基因，主要為Ras信號的負調節(jié)器，DAB2IP對NF-κB信號進行負調節(jié)，DAB2IP的缺失可激活NF-κB通路，從而導致前列腺癌細胞的侵入。EZH2通過沉默DAB2IP而活化Ras和NF-κB，DAB2IP的重構本質上抑制了活化作用。這證明在2條突出的致癌通路中協同的表觀遺傳中調節(jié)EZH2的成因[14]。在乳腺癌細胞中，已證明EZH2能激活參與刺激反應的NF-κB靶基因[15]；3)絲裂原活化的細胞外信號調節(jié)激酶(mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase,MEK)-ERK信號通路：有研究對EZH2基因進行啟動子分析，結果表明導致EZH2在乳腺癌中過表達的信號通路的臨床相關性，并且證明EZH2的過度表達是由激活MEK-ERK1/2-ets樣基因1(ELK1)信號通路引起的。該信號通路調控基因表達具有多效性，通過控制轉錄因子的磷酸化，包括ERK和ELK1，調控EZH2和組蛋白H3甲基化結合，在靶向基因位點催化形成H3K27me3，發(fā)生染色質重塑，調控基因轉錄[16]；4)磷酸化視網膜神經膠質瘤蛋白(phosphorylated retinoblastoma protein, pRB)-E2F信號通路：有研究指出EZH2位于pRB-E2F信號通路的下游，來自該信號通路的信號導致EZH2過表達。去磷酸化pRB能與E2F結合，進而抑制E2F啟動S期基因轉錄，pRB-E2F復合物結合于DNA啟動子?？课稽c的位置，在原位抑制啟動子的轉錄。因而EZH2可通過這條信號通路刺激腫瘤細胞增殖和抑制靶基因[17]。活化的p53可以通過抑制EZH2啟動子而抑制其表達。p53的這種活性需要完整的p53反式激活和DNA結合結構域。此外，p53抑制EZH2啟動子依賴于p53轉錄靶p21Waf1失活RB-E2F通路，EZH2表達的敲低延遲細胞增殖并誘導G2/M阻滯。通過p53依賴性抑制EZH2表達有助于p53介導的G2/M逮捕[18]；5)無翅基因相關整合位點(wingless gene-related integration site，Wnt)信號通路：EZH2可以通過與Wnt信號因子相互作用來激活c-myc和cyclin D1等來調控基因[19]。Eskander等[20]發(fā)現，靶向沉默EZH2表達可以降低子宮內膜癌細胞的遷移和侵襲力、下調Wnt信號通路中β-catenin的表達、上調Wnt信號通路抑制因子人分泌型卷曲相關蛋白1和DKK3的表達，表明EZH2主要通過抑制Wnt信號通路抑制劑而間接激活Wnt信號通路，從而促進腫瘤細胞的侵襲。也有研究者在腎細胞癌中發(fā)現，EZH2基因可以通過抑制Wnt信號通路wnt/β-catenin通路抑制劑糖原合成激酶3G的表達，激活wnt/β-catenin信號通路，從而促進腫瘤轉移[21]。

2 EZH基因與胃癌的關系

2.1 EZH2基因與胃癌遺傳易感性的關系近年來，EZH2的基因多態(tài)性與腫瘤遺傳易感性的關系受到許多學者的重視。Breyer等[22]發(fā)現EZH2基因rs2302427(D185H)等位基因頻率在病例組和對照組中分別是3.7%和5.2%，EZH2雜合型基因可明顯降低前列腺癌的患病風險(OR=0.63，P=0.008 5)。Yoon等[23]研究了EZH2基因與肺癌的遺傳易感性，證實了EZH2基因rs6950683和rs3757441與肺癌患病風險顯著相關，認為EZH2突變型可作為肺癌保護性因子。還有學者發(fā)現EZH2基因rs3757441基因型與結腸癌疾病無進展生存時間和總生存時間相關[24]。Zhou等[25]采用病例-對照研究的方法對EZH2基因變異與胃癌遺傳易感性的關系進行了探討，證實了EZH2變異與胃癌風險顯著相關，為中國漢族人群胃癌發(fā)生過程中EZH2基因變異的易感因素提供了新的視角。該研究對311例胃癌和425例中國漢族人群的EZH2進行了基因分型分析，結果發(fā)現EZH2基因的5個單核苷酸多態(tài)性與胃癌發(fā)病風險顯著相關。

2.2 EZH2基因與胃癌發(fā)生發(fā)展、侵襲轉移的相關性表觀遺傳學修飾與腫瘤發(fā)生發(fā)展、侵襲轉移密切相關。EZH2基因與腫瘤細胞侵襲轉移的相關性也成為研究熱點，多項研究揭示了EZH2在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中起著關鍵作用，EZH2基因的突變或過度表達與多種惡性腫瘤有關，這種過表達又往往與惡性腫瘤的進展直接相關[26-29]。近年來，許多研究證實了EZH2在胃癌組織和細胞中表達增高，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及侵襲、轉移顯著相關[30-34]。2014年有一項meta分析揭示了EZH2的表達與胃癌發(fā)生發(fā)展的相關性。該研究薈萃分析匯總十項相關研究共錄取872份胃癌患者，結果發(fā)現EZH2蛋白在癌組織的表達顯著高于鄰近組織和良性組織，EZH2表達和TNM分期(OR=2.86,95%CI1.72～4.75，P<0.001)以及淋巴結轉移(OR=3.02,95%CI2.01～4.53，P<0.001)呈正相關； EZH2表達與胃癌的關系薈萃分析也評估胃癌預后。統(tǒng)計分析表明整體EZH2陽性表達患者生存期較EZH2陰性患者短(HR=0.54,95%CI=0.05～1.03，P=0.032)，證實了EZH2表達參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展[35]。

2.3 EZH2基因與胃癌化療敏感相關性腫瘤細胞產生多藥耐藥(multidrug resistance，MDR)是非常復雜的過程，與基因、細胞因子和轉運蛋白等因素密切相關。MDR是腫瘤治療的屏障。腫瘤細胞的耐藥性主要與ATP結合盒轉運蛋白相關，包括多藥耐藥相關蛋白(multidrug resistance associated protein，MRP)、乳腺癌耐藥蛋白(breast cancer resistant protein，BCRP)以及P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)。Fan等[36]對替莫唑胺耐藥的膠質母細胞瘤細胞的耐藥機制進行了研究，發(fā)現通過沉默EZH2基因能降低多種耐藥蛋白的表達(包括MDR、MRP及BCRP mRNA)，降低外排泵活性，從而克服膠質母細胞瘤細胞耐藥性，增加化療敏感性。關于EZH2基因與胃癌化療敏感性的研究較少。有學者應用對長春新堿(vincristine，VCR)和阿霉素(adriamycin，ADR)耐藥的胃癌細胞系SGC7901/VCR和SGC7901/ADR中miR-126的低表達與其親代細胞系SGC7901相比較，結果miR-126的異位表達增加了SGC7901/VCR和SGC7901/ADR細胞對VCR和ADR的敏感性。從機制上看，EZH2增強子被確定為miR-126的直接靶標，EZH2的遺傳沉默反映了miR-126在耐藥性中的作用，并且EZH2的恢復阻斷了miR-126對胃癌細胞的抑制作用。最終表明miR-126通過靶向EZH2增加耐藥胃癌細胞的化療敏感性，證明靶向miR-126/EZH2軸可能有益于化療耐藥的胃癌患者[37]。Zhou等[38]檢測了EHZ2在胃癌順鉑耐藥細胞系中的表達，發(fā)現在細胞中EHZ2 mRNA和蛋白質顯著過表達，通過靶向siRNA可沉默EHZ2 mRNA和蛋白的表達，從而改善對順鉑的耐藥性。流式細胞術顯示沉默EHZ2可阻斷細胞在G0/G1期，增加細胞凋亡、rh-123熒光強度和Caspase-3和Caspase-8的活動，顯著降低Cyclin D1和MDR1的mRNA及蛋白表達水平，同時提高腫瘤抑制因子miR-218的表達水平。最終表明，通過靶向沉默EHZ2可以有效逆轉胃癌細胞對順鉑耐藥。

2.4 EZH2基因與胃癌預后的關系影響胃癌預后的因素很多，如腫塊的大小、腫瘤的浸潤深度、腫瘤的病理類型、腫瘤細胞的分化程度、脈管侵犯程度以及淋巴結的轉移情況、治療方式的不同等?；蚪M學的發(fā)展，促進了胃癌的基因診斷，從而在預后判斷中起到十分重要的作用。HER-2基因與胃癌預后的相關性已經得到證實，以HER-2為靶點的治療也應用于臨床[39-40]。EZH2基因與胃癌預后的相關性也有多個報道，研究指出EZH2在胃癌組織中表達增高，并且EZH2的表達水平越高，腫瘤的惡性度也越高，預后也就越差；EZH2的表達與上述胃癌預后的影響因素密切相關。Matsukawa等[41]的研究顯示，EZH2在胃癌組織中的表達陽性率達到56.6%，且與腫瘤預后密切相關。Sun等[42]對330例胃癌患者EZH2基因型及其與淋巴結轉移和胃壁浸潤深度(T分期)的關系進行研究，結果提示EZH2 TT基因型與胃癌淋巴結轉移及胃癌浸潤深度有關，在此研究中淋巴結轉移和T3～4期的總體發(fā)生率分別為70.6%和60.6%，而EZH2 TT基因型患者的發(fā)生率分別增加了23.8%和20.0%。也有學者在細胞學實驗中證實了胃癌細胞中EZH2過表達提示預后不良，并促進胃癌細胞的增殖和遷移能力[43]。McCabe等[44]研究發(fā)現，胃癌遠處轉移與EZH2表達水平有關。Pand等[45]在胃癌細胞和組織中檢測到EZH2的高表達,證實了EZH2高表達與晚期胃癌TNM分期的相關性(P= 0.017),并最終表明信號傳導與轉錄激活因子3介導的EZH2上調與晚期胃癌TNM分期和預后不良的關系。He等[31]收集了117例胃癌及相應的正常組織進行免疫組織化學分析，結果顯示，在胃癌中EZH2陽性率70.1%，而正常組織僅為5.4%；進一步Kaplan-Meier分析顯示，EZH2高表達者的總生存時間和疾病無進展生存時間較EZH2低表達者短；多因素Cox回歸分析顯示，EZH2表達是胃癌的獨立預后因素。這項研究表明，EZH2蛋白的檢測可以預測胃癌患者的生存，此外，研究還發(fā)現EZH2蛋白的表達與臨床分期和淋巴結轉移有關。上述研究均表明EZH2的表達與胃癌患者的生存預后有關。

3 展望

胃癌的發(fā)生是一個多階段的演進過程，基因研究對于胃癌的診斷和治療有著十分重要的指導意義。EZH2通過靶向沉默機制改變細胞的記憶系統(tǒng)并調控轉錄，與胃癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關,目前EZH2基因在胃癌中的研究取得了一定的進展，但仍有很多問題亟待解決，如EZH2作為胃癌的早期診斷和判斷預后的分子標志物的可行性，EZH2在胃癌中的下游基因，EZH2與其下游調控基因調控機制及針對EZH2基因新型分子靶向藥物的研發(fā)等。對于這一系列問題均需我們進行更深入的探討來解決，我們期待EZH2新的突破給胃癌患者帶來更多希望。