徐琼,胡新荣
ProgressofelF4Eincervicalcarcinoma
・573・
XUQiong,HUXin—rong
DepartmentofPathdo目/,Gll仰g出愕Medw越College,踟慨City,GuangdongProvince524023,China.
【Abstract】Eukaryotictranslationinitiationfactor4Eisalimitingfactorofcap—dependenttranslation.elF4Eisfre.
quentlyoverexpressedinhumanCailC贮rsinrelationtodrivescellulartransformationandtumorigenesis,andmetastatic
progression.Hish—riskhumanpapillomavimses(HPV)oncoproteinsE6andE781-ecrucialr岫50n8incervicalcar-
cmoma.StudiesshowthatelF4Eplayasignificantroletomaintain
ahiishlevelofoncoproteins,andmaybeoneofusefIllmolecularmarkersforP.宅rYicalcarcinoma.
【Keywords】elF4E;Umaor;cervicalcarcinoma
ModemOncology2009。17(03):0573一0576
【指示性摘要】真核翻译起始因子是帽依赖性翻译的限速因子。elF4E在多种人类肿瘤中呈过表达,并且与促
进细胞转化,肿瘤发生和转移有关。高危型人乳头状瘤病毒E6、E7基因编码的原癌蛋白是导致宫颈癌的重
要原因。研究表明在宫颈癌中elF4E蛋白的过表达在维持高水平癌蛋白中起着重要作用,可能是一个有效的
分子标志之一。
【关键词】eIF4E;肿瘤;宫颈癌
【中图分类号】R737.33【文献标识码】A【文章编号】1672—4992一(2009)03—0573—04宫颈癌在妇女的各种恶性肿瘤中的发生率仅次于乳腺
癌,位居第二,近40年来随着子宫颈脱落细胞学检查的推广
和普及,宫颈癌的发病率和死亡率明显下降。但近几年的发
病率却呈现上升趋势。它的发生是一个多基因多步骤的复
杂过程,蛋白质合成的翻译在起始阶段起着至关重要的作
用。真核细胞翻译起始因子elF4E就是其中一个相关的癌
基因。本文对elF4E基因在宫颈肿瘤的研究现状给予综述。
1e】耐E
1.1eIF4E的结构特点
在哺乳动物中,elF4E(eukaryoticinitiationfactor4E)有3
种不同的家族成员,分别是elF4E1、elF4E2和elF4F_3¨J。三
者都具有与mRNA帽结构结合的特点,但是elF4E2、elF4F_3
仅具有elF4E1的部分活性。elF4E基因,其碱基序列>
50kb,包括7个外显子,6个内含子。人elF4E基因定位于染
色体4q21一q25。elF4E空间表面凹陷的疏水13袋中两条八
个色氨酸组成的保守残基与mRNA5’帽子结构结合,形成三
明治夹心结构。elF4E背面空间凸起与elF4G或与其翻译的
抑制蛋白(如4EBPl等)特异结合。
1.2elF4E的生物学作用
【收稿日期】【修回日期】【基金项目】
【作者单位】【作者简介】200B一04—01
2008—06—02
国家教育部留学圆国人员科研启动基金(编号:
GJ0501)
广东医学院病理教研室,广东湛江524023
徐琼(1982一),女,湖北人,在读研究生,主要从事肿
瘤病理方面的研究,侧重于宫颈癌分子机制方面。
真核生物mRNA的翻译大都依赖于翻译起始复合体
elF4F。在哺乳动物中翻译起始复合体elF4F为三源异聚体:
eW4E(也称帽结合蛋白)结合mRNA5’帽子;eIF4A具有RNA
解旋酶活性;elF4G为“脚手架”亚基,其作用是将复合体上
的所有组分连接在一起。翻译起始复合体elF4F使mRNA
结合到43S启动复合体上,使mRNA5’非翻译区(5’UTR)的
二级结构松动旧J,这在翻译起始位点的暴露、定位中起关键
作用,是蛋白质合成的限速步骤。elF4E可特异性地与真核
细胞mRNA的5’末端帽结构(m7GpppN)结合,参与mRNA
的翻译,在帽依赖的翻译起始阶段起作用。但
elF4F复合体与帽结构的亲和力远远高于游离elF4E与帽结
构的亲和力。dF4G中心区域的RNA识别基序(RRMs)直
接与mRNA结合,可以稳定eIF4E—eIF4G复合体和帽结构。
elF4E与elF4G的结合加强了其与帽结构结合的能力,elF4F
复合体体现了elF4E的最佳活性。eIF4E的表达增高虽然是
蛋白合成增加的反映。但人们在对经elF4E转化的体外细
胞系的研究中发现,当细胞内elF4E水平明显上调时,大多
数蛋白质的合成增长不大,仅部分种类的蛋白质的合成大量
增长,而这些蛋白质均为与细胞生长,血管生成、存活和恶性
转化有关的关键蛋白po。
1.3elF4E的调节机制
elF4E能否成为有活性的翻译因子受多种因素。
dF4E自身的磷酸化是其激活的一种调节方式,因血小板源
性生长因子、胰岛素、血管紧张素Ⅱ等各种刺激而升高。其
主要的磷酸化位点是Ser53。
elF4E的活性受抑制性4E结合蛋白4E—BPs(eukaryotie
translationinitiationfactor4E—bindingprotein)的磷酸化调节:
万方数据・574・
当4E—BPs低磷酸化的时候,通过与elF4G竞争性结合elF4E的背面而抑制了蛋白质的翻译起始,这种竞争作用是通过4E—BPs的分级多位点的磷酸化来调节的卜。;相反,当4E—BPs处于高磷酸化的时候,释放eIF4E,提高了蛋白质的翻译效率p1。
PML(promyelocyticleukemiaprotein)是存在于哺乳动物细胞中的调节蛋白。PML主要定位在多蛋白核底物复合体中,被称为PML核体。在细胞核中,通过降低eIF4E与帽结构的亲和性来调节elF4E的功能,并负性调节eIF4E依赖性生长调节的mRNA的核浆转运№J。PRH(praline—richho-meMommnprotein)也是负性调节elF4E活性的转录因子。PRH过表达引起大部分elF4E核体的破坏,并破坏elF4E相关的cyelinD1mRNA的转运,随之cyclinD1mRNA在核内滞留和细胞质中cyelinD1蛋白水平下降。PML和PRH都是直接与elF4E背面结合,阻碍eIF4E依赖的mRNA核质转运功能¨o。在细胞中,这些蛋白质之间的相关性可能是细胞增殖和分化平衡的关键。
2eIF4E与肿瘤
elF4E基因是近年来发现的又一重要原癌基因。在正常细胞分化和生长过程中是必不可少的,但它的过表达促使各种编码癌蛋白和促癌因子的表达增强,从而促进肿瘤的发生和演进。elF4E在肿瘤的侵袭和转移中通过多方面恶性肿瘤相关的mRNAs的翻译,包含细胞有丝过程、激活原癌基因、血管形成、细胞存活、侵袭及与细胞外环境的交通‘引。
研究表明elF4E的过表达不但引起纤维母细胞的和人类乳房上皮细胞恶性转化,而且可致转基因老鼠发生肿瘤。90%的mRNA都有不到200个核苷酸和缺乏上游AUGs的57UTR,这是“强mRNA”的特征,编码管家蛋白。“弱mR-NA”却含有长的富含GC的57UTR和或上游AUGs,这样的5’UTR则具有形成稳定的二级结构的特征,当elF4F复合体有限的时候,此类弱mRNA不能被有效的翻译。它们主要编码~些在细胞生长和分化中起着关键作用的蛋白,例如原癌蛋白(c—myc、eyclinDl、ODC)、血管内皮生长因子(FGF2、VEGF)、能使基质降解和肿瘤浸润的降解酶(MMP一9)[3J和HPV的E7癌蛋白一J。当eIF4E过表达时,可使“弱的mR-NAs”表达增强,选择性地把正常情况下不被翻译的具有长5一非翻译区的mRNA基因产物上调。上述所提到的基因产物促进细胞生长和转化,甚至导致细胞癌变¨引。例如c—myc基因是mye基因家族的重要成员之一,活跃于很多人类肿瘤中,是~种转录因子,是正常细胞生长和增殖所必需的。e—mye能够控制DNA复制,当失控时,同一机制还能引起DNA损伤和促进细胞增殖,从而引起肿瘤发生。Rugge-1"O¨¨在对B细胞淋巴瘤的研究中认为elF4E和c~myc在B细胞淋巴瘤的形成过程中有协同作用,共同促进B细胞淋巴瘤的增殖。elF4E是c—myc转录调节的仅有的几个靶点之一,他们两者问存在一种正反馈机制。elF4E的过表达促进e—myc的翻译,反过来转录因子e—myc增强elF4E的转录【12|。
肿瘤发生过程中,一些细胞生长的信号通路中的某一关键点发生突变,使一些相关蛋白磷酸化最终使细胞无地增殖。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammaliantargetofrapamycin,mTOR)是细胞生长的中心点,它通过PBK/Akt信号传导通路而作用于细胞、促进转录、信号翻译等细胞增殖的重要环节。而mTOR通过磷酸化被激活后主要调节两条下游通路:核糖体S6K1和etF4E结合蛋白(4E—BPs)。mTOR并不影响dF4E蛋白的表达,而是通过磷酸化elF4E结合蛋白4E—BPs,降低了后者与eIF4E蛋白的亲合能力并且促使elF4E与4EBPs复合物降解,从而激活elLF4E蛋白,使elF4E能形成elF一4F复合物,提高蛋白的翻译,促使肿瘤的形成。
Haydon等¨副使用竞争性PCR和Westernblot方法检测头颈部良恶性肿瘤中eIF4E的表达情况,发现elF4E基因的扩增和过表达随着恶性程度的增加而增加。Derek[t4]等检测了168个I一Ⅲ期乳腺癌病人elF4E的表达水平,发现elF4E的表达水平越高,肿瘤的复发可能性越大,而且高水平的elF4E与肿瘤相关性死亡密切相关,是乳腺癌预后的一个指标。赵艳霞等人¨纠研究发现,eIF4E在NHL淋巴组织的表达率明显高于反应性增生淋巴结,并且高、中度恶性淋巴瘤EIF4E的表达明显高于低度恶性淋巴瘤。认为elF4E在一定程度上反映NHL细胞的恶性程度,并对NHL的病理分级和临床预后具有一定的意义。万婕等人u钊采用免疫组化EnVinsion法发现,与正常的甲状腺组织和良性病变比较,elF4E及e—cmy在甲状腺乳头状癌中确实存在过表达并成正相关,与甲状腺乳头状癌的侵袭、转移也有一定联系。
3eIF4E与宫颈癌
90%以上子宫颈癌的发生都与人类乳头瘤病毒HPV的感染有关。HPV属乳多空病毒科,是一类特异感染人皮肤和黏膜的双链闭合环状DNA病毒。高危型人乳头状瘤病毒E6、E7基因编码的原癌蛋白是导致官颈癌的重要原因。许多研究显示E6、E7癌蛋白在宫颈癌中持续存在并高表达,提示其在宫颈癌的形成和恶性性状的维持中起重要作用。在细胞转化实验中,E6和耵蛋白各自或联合可以使人纤维母细胞、乳腺上皮细胞或其他角化上皮细胞永生化。而且给宫颈癌细胞转染E6和E7基因的反义DNA质粒、特异核酸酶或反义寡核甘酸在抑制E6和E7基因表达的同时也明显抑制癌细胞的生长。
有研究报道eIF4E在宫颈肿瘤中表达是增加的并可促进HPVE7蛋白的表达。随着宫颈的组织恶性程度的增加也伴随着elF4E表达的递增ⅢJ。Lee等人¨引应用免疫组化法发现在90%正常宫颈鳞状上皮组织中未检测到elF4E的表达。随着宫颈上皮病变级别的升高,elF4E表达逐渐增强:低度宫颈上皮内瘤<高度宫颈上皮内瘤<浸润性鳞状细胞癌,尤其是检测到侵袭性鳞状上皮细胞癌的elF4E的显著表达。而且,实时定量PCR显示elF4E在肿瘤中的显著高表达较正常宫颈组织有差异。认为elF4E可作为宫颈鳞状上皮细胞恶性转化的代表性指标。潘保见等人¨引检测eIF4E蛋白和HPVl6/18DNA在正常宫颈鳞状上皮、CINI、CINII/RI和宫颈鳞癌中的表达,结果发现:随着宫颈上皮病变级别的升高,elF4E表达逐渐增强,并与HPV感染呈明显正相关,认为官颈鳞癌的发生与elF4E蛋白表达及HPVl6/18感染密切相关;二者在宫颈鳞癌的发病机制中可能起着协同作用。
HPVE6蛋白可结合多种蛋白,其中最重要的是p53蛋白,p53是重要的肿瘤抑制蛋白,参与细胞周期G。的抑制,促进凋亡和DNA的修复。野生型p53与转录因子c—mye结合,使之与真核翻译起始因子elF4E结合减少,从而抑制
万方数据了eIF4E基因转录和蛋白翻译脚】。高危型I-IPVE6蛋白与野生型p53具有高度亲和性,二者结合使p53迅速降解失去活性,使得c—myc与elF4E结合,最后失去对细胞生长周期的正常而引起细胞无限增殖并向恶性转化。
Kwang—JinOh等人[2”研究发现:在对整合有HPV病毒基因的宫颈癌细胞中发现。酊癌蛋白在细胞分化的同时伴有磷酸化的4E—BPl表达升高,对于未整合有HPV的分化细胞及原代的角质层细胞中,却没有发现该改变。mTOR激酶抑制剂雷帕霉素能阻断4E—BPl蛋白的磷酸化,而且在Caski细胞中,能显著下调E7蛋白的表达。这些发现都暗示了4E—BPI蛋白的磷酸化形式与E7蛋白的表达有一定的相关性。认为在整合有HPV的分化细胞中,细胞内存在的固有翻译机制对于维持E7蛋白的高表达的具有重要意义。E7的中心功能就是与Rb蛋白家族(PR.b、p107、p130)结合并通过泛素一26S蛋白酶体途径降解PRb家族蛋白[223。pRb是一种重要的生长抑制蛋白,在细胞周期G。/S期关卡调节中起关键作用。主要通过抑制某些转录因子(如E2F等)活性达到抑制细胞增殖的目的。正常情况下,非磷酸化pRb与E2F特异结合,形成pRb—E2F复合物后,抑制E2F对靶基因的转录,抑制细胞增殖。当elF4E高表达的时候,可使“弱的mRNAs”(HPVE7癌蛋白)表达增加,HPVE7蛋白通过结合位点,优先与非磷酸化的pRb结合,这种高亲和性使pRb—E2F复合物解离,E2F被游离,从而发挥其转录因子的作用,加快DNA复制和细胞的繁殖,促进细胞的转化。研究发现,HPVE7蛋白同pRb的结合能力与HPVE7蛋白的转化能力有关,高危型HPVE7蛋白同pRb的结合能力比低危型HPVE7蛋白高5—10倍。
4结语
由正常宫颈历经宫颈上皮内肿瘤(Intra—epithelianeo-plum,GIN)发展到宫颈癌是一个渐进的过程,但CIN发生后大约10%一20%的病例发展为浸润癌,其余的可长期存在或消退。现存的过度治疗对病人增加了不必要的痛苦。虽然elF4E在宫颈肿瘤中的研究报道还很少,并且它的作用机制还未完全阐明,比如elF4E与其它相关肿瘤因子之间相互作用机制及elF4E与细胞生长的信号转导途径相互作用机制等。但实验证明eIF4E在宫颈肿瘤呈过表达,可能是一种非常重要的肿瘤标志物。也许能够成为反映CIN演进的分子标志之一,从而有效的早期发现、诊断、并定出合理的治疗方案,给患者减少不必要的痛苦。在抗癌药物研制中可以利用elF4E的开关作用作为基因治疗的靶目标,通过调节elF4E的表达而抑制与肿瘤相关的mRNAs的翻译。
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(编校:李斌)
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