ING4與胃癌關系的研究進展

錢 莉，李 欣，尹宜發，伍 鋼

（1.三峽大學第二人民醫院腫瘤院區放化療一科，湖北 宜昌 443000；2.華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院腫瘤中心，湖北 武漢 430023）

ING4與胃癌關系的研究進展

錢 莉1，李 欣1，尹宜發1，伍 鋼2

（1.三峽大學第二人民醫院腫瘤院區放化療一科，湖北 宜昌 443000；2.華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院腫瘤中心，湖北 武漢 430023）

ING4(Inhibitor of growth family member 4)基因是生長抑制因子家族新成員，在多種腫瘤中表現出表達水平的下降、基因的缺失和/或突變，廣泛參與腫瘤發生以及發展的多項過程。研究表明，ING4在胃腺癌細胞和組織中的表達水平是降低的，ING4抑制胃癌的生長以及增殖與NF-κB信號通路，ING4異常的剪接變體與miRNAs表達水平等相關，此外ING4還參與胃癌多重耐藥，對ING4的進一步研究有望發現針對胃癌的更好的治療手段。

ING4；抑癌基因；胃癌

ING4是一種抑癌基因，于2003年由Shiseki等[1]發現，為生長抑制因子(Inhibitor of growth)家族成員之一，該基因若發生點突變可引起調控細胞增殖以及凋亡等方面必要功能的丟失，從而導致腫瘤的發生乃至發展[2]。ING4基因在正常組織中表達水平較高，在某些腫瘤中則呈現出突變甚至缺失狀態。近年來的研究發現，ING4參與胃癌的發生以及發展的多項過程，可能成為胃癌治療的一個新的突破點。

1 ING4基因

ING4基因是由8個外顯子及7個內含子組成的，有1個植物同源結構域PHD(Plant homeodomain)和核定位信號區NLS(Nuclear localization signal)[3]。ING4基因的PHD區位于其羧基端，Zhang等[3]發現PHD是磷脂酰肌醇磷酸的核受體，該受體能發揮調節細胞生長、增殖以及存活等相關作用。ING蛋白的植物同源結構域區誘導凋亡的具體機制可能為[4-6]：ING的植物同源結構域區能識別大分子，乙?；M蛋白H4的多個賴氨酸殘基，從而改變染色體的空間結構，進而誘導凋亡；另一方面，ING的PHD區與DNA或RNA結合則能起著調節轉錄的作用。當ING的植物同源結構域區發生自然變異時，其誘導的細胞凋亡可被阻斷，明顯抑制了ING4蛋白的生成或某些特殊基因的表達，從而導致不同疾病乃至腫瘤的發生。

ING4蛋白中的核定位信號區位于其127～164位氨基酸區域，由兩個基本的氨基酸組Lys-Lys (KK)和Arg-Ala-Arg.Ser.Lys(RARSK)組成[7]。NLS (RARSK)氨基酸組在ING4基因與p53的結合中起著重要作用[8-9]：研究表明，ING4與p53的相互作用將直接影響到胞核內的復合定位，而ING4蛋白的核定位信號區為影響復合定位的重要因素，在某些病理情況下，該信號區可能發生缺失或者產生某種變異，此時p53與ING4的相互作用將消失，ING4在胞核內的定位也將隨之發生改變。

目前的研究結果表明[1，3，8]，ING4能發揮調節細胞生長、增殖以及存活等作用，具體作用機制表現在調控細胞增殖以及凋亡、細胞間的接觸抑制、抗腫瘤血管生成等方面。

2 ING4與胃癌

目前的細胞和分子水平相關研究結果表明，ING4基因在胃癌的發生和發展中扮演著重要角色。

2.1 Ad-hING4抑制胃癌細胞生長 當Ad-hING4感染人胃癌SGC-7901系細胞株后[9]，hING4基因能下調該細胞株中bcl-2基因的表達，同時上調了bax基因的表達水平，細胞生長和凋亡發生了根本性改變。結果表明重組腺病毒Ad-hING4對SGC-7901系人胃癌細胞株具有顯著的生長抑制及誘導凋亡作用，Ad-hING4抑制了胃癌細胞生長。其可能作用機制為：①細胞周期調節蛋白B1和野生型p53的激活片段1(p21)相結合能調節腫瘤細胞株的G2限制點，抑制了該細胞株的G2/M期形成，而ING4通過誘導p21的上調，增強了細胞周期調節蛋白B1和p21的聯系，最終對腫瘤細胞的增殖呈劑量依賴性抑制作用[3]；②ING4與p300的相互作用能對p53的轉錄活性產生影響，這種作用使p53的第382位賴氨酸殘基乙酰化數量增加，增強了p53的轉錄活性，細胞的正常周期被破壞，生長停滯，另一方面也促進了細胞凋亡，最終起到抑制腫瘤形成的作用[1]；③原癌基因MyC或MYCN過表達可導致細胞間接觸抑制的喪失，由于ING4能對MyC下游靶基因的轉錄產生影響，從一定程度上抑制了腫瘤發生[8]。p21為非常重要的抑癌基因，在胃癌細胞株SGC-7901可檢測到p21基因表達，當SGC-7901系胃癌細胞株轉染ING4基因后[10]，檢測結果顯示該細胞中p21的表達水平明顯升高，同時，流式細胞儀分析結果表明：SGC-7901細胞系G1期細胞含量明顯增加，而S期細胞含量則減少，該細胞生長減慢，由此看出ING4可通過促p21基因的表達來發揮對胃癌細胞的抑制作用。

2.2 ING4 mRNA和蛋白在胃腺癌中的表達 實驗表明：胃腺癌及其癌旁組織中ING4 mRNA的表達情況存在明顯差異，分別采用半定量RT-PCR法和Real-time RT-PCR法[11]來檢測ING4 mRNA在兩者中的表達情況，結果顯示ING4 mRNA在癌旁組織中的表達量明顯高于胃腺癌組織。另有研究[11]表明，通過RT-PCR、實時RT-PCR、組織微陣列免疫組化、蛋白質印跡分析等方法來檢測胃腺癌組織和人胃癌細胞系ING4 mRNA和蛋白的表達情況，同時運用ING4 cDNA的順序分析法來確定ING4轉錄的變化，數據表明：ING4 mRNA和蛋白在胃腺癌細胞和組織中明顯減少并且與性別存在相關性，其表達水平在女性中比男性減少明顯。導致性別差異性的可能機制為[1]：胃黏膜中可檢測出a或b型ER受體，而ER轉錄活性行為對雌激素有依賴性，由于生長抑制因子家族對ER轉錄活性行為能產生刺激，且ER的這種轉錄活性與ING的染色體改變是相一致的，終身暴露于雌二醇和或孕酮對減少婦女的胃癌發生率有一定意義。

2.3 ING4異常的剪接變體改變胃腺癌的基因表達 ING4基因存在四種剪接變體：ING4-vl、ING4-v2、ING4-v3以及ING4-v4，它們可通過對某些剪切位點的選擇而產生[5]。這些剪接變體可能導致相應的密碼子移位，改變基因表達從而起到抗腫瘤作用。ING4轉錄物的表達和交替拼接可能存在于胃腺癌的起始和進展階段，通過對ING4 cDNA的分析結果發現[8]，ING4 v1和ING4 v2是ING4基因中的2個剪接變體，由于它們可導致密碼子移碼，ING4基因的NLS或PHD區域的缺失促成P53和或HAT/HDAC復合體定位錯誤，而這一錯誤定位將可能改變胃腺癌的基因表達[12]。

2.4 ING4阻止胃癌增殖和侵犯與NF-κB信號通路相關 胃癌內一旦形成了新生血管，腫瘤局部血供則由彌散轉為灌注，由于腫瘤供血的巨大變化，其生長速度可能達到難以控制的地步，與抗血管生成相關的可能機制為[13-14]：NF-κB是一種可調控IL-8的轉錄因子，而IL-8能誘導內皮細胞遷移和增生，介導腫瘤組織血管增生；NF-κB的p65亞基與ING4結合形成ING4/NF-κB復合物，該復合物能抑制NF-κB的轉錄活性，IL-8的轉錄以及表達亦相應地減少，這一改變將影響腫瘤組織血管增生，血管密度降低，管徑縮小,由此起到抑制腫瘤生長的作用。研究表明[15]ING4水平的升高可引起NF-κB信號通路中一系列因子的變化，如p65、p-IκBα、MMP-9和uPA蛋白的下調以及IκBα蛋白的上調，ING4阻止胃癌增殖和侵犯與NF-κB信號通路相關。以上表明，ING4參與到NF-κB信號通路抑制胃癌新生血管生成，進一步阻止胃癌增殖和侵犯。

2.5 miRNAs作用于ING4對胃癌的發生和發展產生作用 miRNAs是調節目標mRNA表達的一種非編碼RNAs，而miR650通過直接作用于ING4 3'UTR來減弱其表達[16]，而ING4表達水平的下降將影響到腫瘤的發生和發展。在人胃癌組織，miR650被認為是胃癌腫瘤細胞生長的重要介，其過表達能夠促進腫瘤細胞的生長和增殖。研究結果[17]表明，在人胃癌組織中，miR650的表達水平與病理分級和分化程度、腫瘤大小以及浸潤深度無明顯相關，其相關因素為有無淋巴結轉移以及遠處轉移，這一結果說明調整miR650表達水平可能是以miRNA為基礎的真正的治療胃癌手段。

2.6 ING4與胃癌多重耐藥 ING4作為腫瘤抑制因子家族的一個成員，在多種腫瘤中具有抗腫瘤、增強放射敏感性和化療增敏的作用[18]。研究表明[19]在順鉑所致的多重耐藥性顯型的胃癌耐藥細胞株SGC7901/CDDP中，ING4 mRNA和蛋白的表達水平比親代的SGC7901要明顯降低，AdVING4的表達逆轉了MDR，誘導了體內外的異種移植腫瘤SGC7901/ CDDP凋亡；此外，在異種移植SGC7901/CDDP中，AdVING4明顯下調了MDR相關蛋白P-gp、MRP1、凋亡相關蛋白Bcl-2和survivin，上調凋亡相關蛋白Bax，AdVING4對胃癌細胞多重耐藥MDR與ATP盒式轉運蛋白和活化凋亡通路的下調明顯相關，這些結果表明AdVING4可能是胃癌細胞MDR顯型的調節器。

另有實驗[20]表明，胃癌細胞株SGC-7901經Ad-ING4分別聯合化療藥物5-FU和DDP處理后，依次用流式細胞術(FCM)檢測細胞周期和凋亡率、MTT法來檢測細胞增殖抑制率，結果發現G2/M期出現阻滯，腫瘤s期細胞明顯減少，說明Ad-ING4聯合化療顯著提高了對胃癌細胞株的增殖抑制作用，這種作用可能與ING4所致的細胞周期阻滯及上調凋亡有關。研究證實，在胃癌的臨床治療中，Ad-ING4與化療藥物之間的互補作用能從一定程度上提高治療效果，另一方面，降低Ad-ING4病毒滴度及調整化療藥物用量則可能減輕不良反應[21]。

研究中發現[22]，在一些損傷DNA因素的條件下，比如化療藥物依托泊苷和阿霉素，某些ING4蛋白表達水平較高的細胞更容易發生凋亡，而Ad-ING4與氟尿嘧啶和順鉑聯用能顯著提高對胃癌細胞株的增殖抑制作用，這意味著ING4蛋白可能增強對某些DNA損傷因素的化療敏感性。

3 展望

ING4廣泛參與多種腫瘤發生發展的過程，目前的多項研究表明[23-25]，在小細胞肺癌細胞株H82細胞和神經母細胞瘤細胞株SK-N-AS，結直腸癌細胞株ACHN中表現出ING4基因的缺失和/或突變；頭頸部鱗狀細胞癌中出現ING4表達水平明顯下降，被Ad-ING4感染的細胞如前列腺癌細胞系、肺癌細胞系以及惡性黑色素瘤細胞系M14-2中則生長明顯受抑。與胃癌相關的多項研究表明，ING4在胃腺癌細胞和組織中的表達水平是降低的，ING4抑制胃癌的生長以及增殖與ING4異常的剪接變體，miRNAs表達水平與NF-κB信號通路等相關，此外ING4還參與胃癌多重耐藥。ING4有可能成為基因治療的一個候選分子，通過調控其表達，進而有效地控制胃癌的發生發展。不久的將來，ING4可能應用到臨床，對胃癌的治療將會帶來突破。

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Study on the relationship between ING4 and gastric cancer.

QIAN Li1,LI Xin1,YIN Yi Fa1,WU Gang2.1. Department of Chemoradiotherapy,the Second Hospital of China Three Gorges University,Yichang 443000,Hubei, CHINA;2.Cancer Center,Union Hospital Affiliated to Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Techology,Wuhan 430023,Hubei,CHINA

ING4(inhibitor of growth family member 4)gene is a new member of inhibitor in growth family, which has been exhibited decreased expression levels,Gene deletion or mutation in many tumors,and was widely involved in processes of tumorigenesis and development.Studies showed that the expression level of ING4 in the cellsand tissues in gastric adenocarcinoma was reduced.ING4 can inhibit the proliferation and invasion of gastric carcinoma,and was associated with the suppression of NF-κB signal pathway,aberrantly spliced variant forms of ING4,and the levels of miRNAs expression.Besides,ING4 can participate in multiple drug resistance(MDR)of gastric carcinoma.Therefore a further research of ING4 may discover some better treatment of gastric cancer.

ING4;Anti-oncogene;Gastric cancer

R735.2

A

1003—6350（2015）03—0393—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.03.0140

2014-06-07)

伍 鋼。E-mail：xhzlwg@163.com