TRB2在急性白血病中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張緒湃，黃瑩，熊艷秋，程鵬，鄧東紅，龍媛，劉振芳

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，南寧530021)

TRB2在急性白血病中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張緒湃，黃瑩，熊艷秋，程鵬，鄧東紅，龍媛，劉振芳

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，南寧530021)

Tribbles相關(guān)蛋白(TRB)家族是一類絲氨酸/蘇氨酸激酶樣蛋白基因家族，包括TRB1、TRB2和TRB3三個(gè)同源基因。TRB主要通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白激酶信號(hào)通路調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)而發(fā)揮作用。目前TRB家族與人類白血病的研究主要集中在TRB2。急性白血病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，至今尚不完全清楚。TRB2作為分子適配體，可參與介導(dǎo)降解和改變信號(hào)傳導(dǎo)通路，是一種潛在的致癌基因，通過(guò)影響不同的信號(hào)通路，參與急性白血病的病理生理過(guò)程。TRB2有可能成為治療急性白血病的分子作用靶點(diǎn)。

急性白血??；Tribbles相關(guān)蛋白家族；分子機(jī)制

Tribbles相關(guān)蛋白(TRB)家族是在果蠅中發(fā)現(xiàn)的一類絲氨酸/蘇氨酸激酶樣蛋白基因家族。TRB家族能夠抑制細(xì)胞有絲分裂，調(diào)節(jié)細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的增殖及形態(tài)形成，其作用主要是通過(guò)調(diào)控蛋白激酶信號(hào)通路相關(guān)基因的表達(dá)實(shí)現(xiàn)。TRB家族包括TRB1、TRB2和TRB3三個(gè)同源基因，可在多種細(xì)胞中表達(dá)，其表達(dá)具有細(xì)胞特異性。目前，TRB家族與人類白血病的研究主要集中在TRB2。急性白血病是一類造血干細(xì)胞惡性克隆性疾病，在血液和骨髓中白血病細(xì)胞大量異常增殖，并浸潤(rùn)其他組織和器官，從而使正常造血受到抑制，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，至今尚未完全清楚。TRB2最初是在犬甲狀腺細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，作為分子適配體參與介導(dǎo)降解和改變信號(hào)傳導(dǎo)通路。研究證實(shí)，TRB2是急性髓性白血病(AML)、急性淋巴細(xì)胞性白血病(ALL)等多種惡性腫瘤的潛在致癌基因，其中CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(C/EBPα)是TRB2介導(dǎo)降解致使急性白血病發(fā)生最具特點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄因子之一。本文結(jié)合文獻(xiàn)就TRB2在急性白血病發(fā)生、發(fā)展中的分子作用機(jī)制作一綜述。

1 TRB2的結(jié)構(gòu)、功能及其表達(dá)調(diào)控

1.1 TRB2的結(jié)構(gòu)及功能 TRB2定位于人常染色體2p24.3[1]，包含三個(gè)不同的區(qū)域：富含絲氨酸和脯氨酸的氨基端、絲氨酸/蘇氨酸激酶樣中央?yún)^(qū)域及含有組成型光形態(tài)建成蛋白1(COP1)結(jié)合位點(diǎn)的羧基端[2]。TRB2的氨基端是哺乳動(dòng)物TRB蛋白質(zhì)最離散的區(qū)域，該區(qū)域富含絲氨酸和脯氨酸，不是造血細(xì)胞分化和骨髓細(xì)胞轉(zhuǎn)化所必需的。TRB2激酶樣中央?yún)^(qū)域包含不同催化環(huán)序列，該區(qū)域的完整性可使TRB2保持應(yīng)有的生物活性，其關(guān)鍵殘基突變會(huì)影響TRB2活性。TRB2的羧基端包含一個(gè)同源基因共享的DQxVPx模體，與COP1結(jié)合而發(fā)揮生物效應(yīng)[3]。COP1是一種E3泛素連接酶，其介導(dǎo)TRB2依賴性C/EBPα的降解，TRB2作為一種“腳手架蛋白”參與酶及其靶點(diǎn)的局域化。COP1結(jié)合位點(diǎn)的突變或缺失會(huì)導(dǎo)致TRB2降解C/EBPα，繼而阻礙粒細(xì)胞分化能力的喪失。COP1與TRB2羧基端COP1結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合是TRB導(dǎo)致的急性髓性白血病所需的[2]。由此可見(jiàn)，此區(qū)域?qū)S持TRB2的生物活性同樣具有重要作用。因此，TRB2激酶樣中央?yún)^(qū)域和羧基端均是TRB2阻止細(xì)胞分化和降解C/EBPα所必需的。

TRB2是一種假性激酶，其催化環(huán)與經(jīng)典激酶有所差異，這種差異可能使其喪失了部分催化活性[4]。經(jīng)典激酶包括結(jié)合三磷酸腺苷(ATP)的氨基端、中央核心區(qū)和結(jié)合信號(hào)分子的羧基端[5]。氨基端包括一個(gè)對(duì)結(jié)合ATP起關(guān)鍵作用的賴氨酸殘基，該區(qū)域在TRB2相對(duì)保守。但羧基端對(duì)磷酸鹽轉(zhuǎn)移起關(guān)鍵作用的高度保守序列由“HRDLKPEN”變成了“LRDLKLRK”。TRB2與經(jīng)典激酶最大的不同是TRB2羧基端缺少一個(gè)DFG模體，該模體對(duì)激酶的活性及與Mg2+鰲合具有重要作用[4]。相應(yīng)地，TRB2功能發(fā)生了一些改變，如不能自我磷酸化，不具備絲氨酸/蘇氨酸經(jīng)典激酶活性[6]。

TRB2作為TRB家族成員之一，雖然沒(méi)有經(jīng)典激酶活性，但在不同的細(xì)胞信號(hào)通路中發(fā)揮相應(yīng)的調(diào)節(jié)作用，從而參與應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞增殖及代謝過(guò)程。研究表明，TRB2具有抗脂肪遺傳因子作用，能夠阻礙脂肪細(xì)胞的分化[7]。TRB2作為一種致癌基因，通過(guò)抑制C/EBPα等一系列機(jī)制導(dǎo)致AML的發(fā)生[8]。在肺癌患者及非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中，高表達(dá)的TRB2通過(guò)與TRIM21相互作用，使C/EBPα降解，繼而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[9，10]。在肝癌細(xì)胞中，TRB2通過(guò)聯(lián)合多種信號(hào)通路參與肝癌的病理生理過(guò)程[11～13]。TRB2在惡性黑色素瘤中高表達(dá)，其通過(guò)下調(diào)FOXO腫瘤抑制基因的活性，促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞的惡性表型[14，15]。因此，TRB2高表達(dá)與腫瘤發(fā)生中信號(hào)分子的轉(zhuǎn)錄過(guò)程密切相關(guān)[16]。

1.2 TRB2的表達(dá)調(diào)控 TRB2作為一種潛在的致癌基因，在AML、ALL等惡性腫瘤中高表達(dá)。TRB2的致癌活性與其表達(dá)上調(diào)有關(guān)，而與其基因組改變(如拷貝數(shù)變化、甲基化等)和基因突變無(wú)關(guān)[17]。目前研究認(rèn)為，TRB2的表達(dá)主要受相關(guān)基因和miRNAs兩方面調(diào)控。

在正常和惡性血細(xì)胞生成過(guò)程中，TRB2的表達(dá)主要受E2F1、C/EBPα、PITX1等基因調(diào)控。在正常粒細(xì)胞/巨噬細(xì)胞祖細(xì)胞中，C/EBPα與TRB2的啟動(dòng)子結(jié)合；而在AML細(xì)胞增殖過(guò)程中，TRB2的表達(dá)受E2F1的調(diào)節(jié)，C/EBPα-p30協(xié)同E2F1刺激TRB2的表達(dá)，同時(shí)E2F1介導(dǎo)的TRB2的表達(dá)受C/EBPα-p42的抑制[8]。因此，E2F1、C/EBPα與TRB2之間通過(guò)反饋調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)TRB2的調(diào)控。有研究發(fā)現(xiàn)，在JURKAT細(xì)胞(T-ALL細(xì)胞系)中PITX1的表達(dá)能夠激活TRB2，從而參與T細(xì)胞的發(fā)育[18]。同樣，TRB2的表達(dá)受到TAL1的調(diào)節(jié)，其作為TAL1的關(guān)鍵靶基因，是T-ALL細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的，其表達(dá)在TAL1敲除時(shí)可出現(xiàn)下調(diào)[19]。在T-ALL的病理生理過(guò)程中，TAL1參與TRB2的調(diào)控。此外，TRB2作為FOG-1介導(dǎo)骨髓造血潛能喪失的潛在效應(yīng)器，選擇性地表達(dá)于巨核細(xì)胞/紅細(xì)胞前體細(xì)胞。TRB2啟動(dòng)子區(qū)域與GATA2/FOG-1結(jié)合，其表達(dá)在FOG-1缺乏時(shí)可顯著下調(diào)[20]。研究表明，Notch1編碼的膜受體和轉(zhuǎn)錄因子在T細(xì)胞的發(fā)育中起到關(guān)鍵作用。TRB2作為Notch1的直接靶基因，其表達(dá)上調(diào)與異常的Notch信號(hào)通路傳導(dǎo)有關(guān)[21]。此外，TRB2的表達(dá)還受一些miRNAs的調(diào)控，如miR-99、miR-1297、miR-511、let-7c等。研究發(fā)現(xiàn)，在宮頸癌HeLa細(xì)胞中，高表達(dá)的miR-99作為一種抑癌基因，可使TRB2表達(dá)下調(diào)，從而抑制細(xì)胞增殖并促進(jìn)細(xì)胞凋亡[22]。在肺腺癌A549細(xì)胞中，miR-1297和miR-511作為抑癌基因，通過(guò)抑制TRB2的表達(dá)和進(jìn)一步增加C/EBPα的表達(dá)，繼而抑制肺癌細(xì)胞增殖[23]。同樣，let-7c能夠通過(guò)調(diào)控致癌基因TRB2而抑制肺腺癌細(xì)胞增殖[24]。

2 TRB2在急性白血病中的表達(dá)及其分子作用機(jī)制

2.1 TRB2在AML中的表達(dá)及其分子作用機(jī)制 研究發(fā)現(xiàn)，TRB2在人急性單核細(xì)胞白血病細(xì)胞株THP-1和人髓系白血病樣本中高表達(dá)[25，26]。TRB2在AML發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的信號(hào)調(diào)控起關(guān)鍵作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在一些AML亞群中TRB2表達(dá)上調(diào)并伴有C/EBPα信號(hào)通路失調(diào)[26]。在造血系統(tǒng)中，由TRB2介導(dǎo)的C/EBPα降解會(huì)導(dǎo)致骨髓細(xì)胞分化受阻，這是TRB2參與AML病理生理過(guò)程的分子基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)錄因子C/EBPα是髓系細(xì)胞增殖和分化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，其在AML發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中由于基因突變、轉(zhuǎn)錄后修飾、轉(zhuǎn)錄后抑制、表觀調(diào)節(jié)和蛋白酶體的降解而失調(diào)[8]。C/EBPα mRNA主要編碼C/EBPα-p42和C/EBPα-p30兩種蛋白質(zhì)異構(gòu)體。C/EBPα家族成員中的轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)與細(xì)胞周期蛋白相互作用，參與細(xì)胞分化的調(diào)控。其中，C/EBPα-p42能夠促進(jìn)細(xì)胞周期停滯并通過(guò)抑制E2F的活性，導(dǎo)致粒細(xì)胞分化。TRB2通過(guò)蛋白酶體和COP1介導(dǎo)降解C/EBPα-p42而阻礙細(xì)胞分化，同時(shí)伴有致癌性蛋白C/EBPα-p30的升高。在AML前期，E2F1協(xié)同C/EBPα-p30使TRB2啟動(dòng)子激活，從而導(dǎo)致TRB2表達(dá)上調(diào)。在正常骨髓祖細(xì)胞中，C/EBPα-p42與TRB2啟動(dòng)子結(jié)合會(huì)抑制E2F1介導(dǎo)TRB2的表達(dá)[8]。當(dāng)AML發(fā)生時(shí)，TRB2介導(dǎo)的C/EBPα-p42降解可導(dǎo)致細(xì)胞分化受阻。因此，E2F1和致癌性蛋白質(zhì)C/EBPα-p30共同刺激使TRB2表達(dá)上調(diào)，上調(diào)的TRB2介導(dǎo)C/EBPα-p42的降解，阻止其對(duì)TRB2的抑制，繼而阻礙細(xì)胞分化并促使細(xì)胞無(wú)限增殖，從而參與AML的發(fā)生、發(fā)展。此外，TRB2是髓系熱帶病毒整合位點(diǎn)1(MEIS1)的靶基因，MEIS1可通過(guò)與TRB2啟動(dòng)子結(jié)合而促進(jìn)AML細(xì)胞的增殖[27]。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄病毒將TRB2插入到Hox位點(diǎn)，可導(dǎo)致同源異性盒基因A9(HoxA9)表達(dá)升高[28]。在造血祖細(xì)胞中TRB2和HoxA9共同致癌作用顯著高于單獨(dú)TRB2或HoxA9的致癌作用，因此TRB2能夠協(xié)同HoxA9加速AML的發(fā)生、發(fā)展。

2.2 TRB2在ALL中的表達(dá)及其分子作用機(jī)制 研究發(fā)現(xiàn)，TRB2在正常造血細(xì)胞，尤其是T細(xì)胞的淋巴組織中表達(dá)水平最高。通過(guò)對(duì)16種不同人類白血病亞型TRB2表達(dá)水平分析發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于慢性淋巴細(xì)胞白血病(CLL)、慢性髓細(xì)胞白血病(CML)、骨髓增生異常綜合征(MDS)等其他亞型白血病，TRB2在ALL中的表達(dá)水平相對(duì)較高[29]。TRB2作為ALL的潛在致癌基因，在ALL的發(fā)病過(guò)程中具有關(guān)鍵作用。Hannon等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在T-ALL中TRB2表達(dá)上調(diào)。Notch1是T-ALL最常見(jiàn)的突變基因，50%的成人和兒童T-ALL患者存在Notch1基因激活突變[30，31]。進(jìn)一步對(duì)TRB2高表達(dá)的T-ALL分析發(fā)現(xiàn)，TRB2高表達(dá)與T細(xì)胞受體(TCR)信號(hào)通路，尤其是與Notch信號(hào)通路有關(guān)[29]。通過(guò)對(duì)兒童T-ALL中TRB2表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)TRB2與Notch1的激活顯著相關(guān)。Notch1編碼的膜受體和轉(zhuǎn)錄因子在T細(xì)胞的發(fā)生中具有重要作用。TRB2是致癌性Notch1的一個(gè)直接轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)[21]，在ALL的發(fā)展過(guò)程中高表達(dá)TRB2與Notch1激活表型密切相關(guān)。還有研究表明，TRB2的表達(dá)受TAL1的調(diào)節(jié)，其作為TAL1的直接靶基因，是T-ALL細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的，其表達(dá)在TAL1敲除時(shí)下調(diào)[19]。由此推測(cè)，高表達(dá)的TRB2可能通過(guò)協(xié)同上調(diào)TAL1的表達(dá)和Notch1的突變激活參與T-ALL的病理過(guò)程。

綜上所述，TRB2作為一種潛在致癌基因在急性白血病中表達(dá)上調(diào)，并通過(guò)不同的信號(hào)通路參與急性白血病的病理生理過(guò)程。在TRB2的致癌過(guò)程中，C/EBPα通過(guò)分子水平的調(diào)節(jié)，參與了急性白血病的信號(hào)通路失調(diào)，這為研究急性白血病發(fā)病的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。盡管如此，目前TRB2在急性白血病中對(duì)下游靶點(diǎn)調(diào)控的確切作用機(jī)制仍不明確，或者TRB2仍存在其他信號(hào)傳導(dǎo)通路參與急性白血病的發(fā)病過(guò)程，但尚需進(jìn)一步研究。隨著對(duì)TRB2基因的深入研究，其有望成為治療急性白血病新的、更為有效的分子作用靶點(diǎn)。

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國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81160072、81560028)；廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2010GXNSFB013064)。

劉振芳(E-mail: liuliuzhenfang@126.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.08.035

R733.7

A

1002-266X(2017)08-0106-04

2016-08-16)