組蛋白乙酰化在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展

單怡茹 田福華

重慶市九龍坡區(qū)人民醫(yī)院，重慶 400050

真核生物染色質(zhì)的基本單元是核小體，核小體由H2A、 H2B、 H3 和H4 組成的組蛋白八聚體及147 bp DNA 環(huán)繞組蛋白八聚體組成。組蛋白翻譯后修飾（PTM）是一種調(diào)節(jié)基因表達(dá)的表觀遺傳機(jī)制。這些染色質(zhì)修飾影響DNA 轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而影響基因表達(dá)。PTM 參與致癌作用，它們能夠抑癌基因沉默并使癌基因的表達(dá)增強(qiáng)[1]，其中乙酰化是一種較常見的修飾類型，組蛋白的N 端通常被認(rèn)為是表觀遺傳翻譯后修飾的一個(gè)特定的靶點(diǎn)[2]，在多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展中都起到重要作用。

1 組蛋白乙酰化修飾的調(diào)控

組蛋白H3 及H4 賴氨酸殘基N-端的乙酰化修飾是與轉(zhuǎn)錄、染色質(zhì)重塑和DNA 表達(dá)及修復(fù)相關(guān)的組蛋白修飾方式。組蛋白的乙酰化過程是可逆的，組蛋白賴氨酸殘基帶正電荷，當(dāng)其乙酰化后，則正電荷被中和，使其與帶負(fù)電荷的DNA 結(jié)合力減低，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)松弛，利于轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)入，從而促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄[3]，去除乙酰基后染色質(zhì)則可逆地變得緊實(shí)，抑制mRNA 合成[4]。因此，乙酰化通常與基因活化有關(guān)，而HDAC 催化的去乙酰化則誘導(dǎo)基因表達(dá)下調(diào)。組蛋白乙酰化修飾是由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）、組蛋白去乙酰化酶（HDAC）共同調(diào)控的[5]。HAT 根據(jù)在細(xì)胞中的位置及催的化底物性質(zhì)分為A 型和B 型，A 型只存在于核小體中，通過調(diào)控染色質(zhì)中組蛋白乙酰化而導(dǎo)致染色質(zhì)重塑，與轉(zhuǎn)錄有關(guān)，B 型存在于核小體和細(xì)胞質(zhì)中，可以催化游離組蛋白乙酰化，影響核小體組裝[6]。HAT 將酰輔酶A 的乙酰基轉(zhuǎn)移到組蛋白N 端上特定的賴氨酸，并根據(jù)同源序列同源性分為三個(gè)家族：GNAT家 族，包 括GCN5（即KAT 2A）、PCAF（即KAT 2B）；MYST 家族，包括MOF、MOZ、MORF、HBO1和TIP60；p300/CBP 家族，包括 KAT3A 和EP300[7]。到目前為止共發(fā)現(xiàn)了18 種HDAC[8]，根據(jù)序列同源性分為4 類，第Ⅰ類與酵母Rpd3 同源性較高，包括HDAC1、2、3 和 8，第Ⅱ類與酵母的hda-1 序列同源性較高，被分為ⅡA 和ⅡB 兩個(gè)亞組，包含了HDAC 4-7、9 和10 。第Ⅲ組與酵母的Sir2 有相似的序列，包括SIRT1-7。第Ⅳ類與酵母的Rpd3 及hda-1 序列有相似性，僅包含HDAC 11。

2 組蛋白乙酰化與消化系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系

消化系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)病率及死亡率均較高，其中食管癌、結(jié)直腸癌、胃癌、肝癌為常見的消化系統(tǒng)腫瘤，分別居惡性腫瘤的第 2、3、4、5 位[9]，多數(shù)發(fā)現(xiàn)時(shí)分期已為中晚期，治療手段有限，近年來研究表明異常的組蛋白乙酰化在消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生發(fā)展中起到關(guān)鍵作用，可能成為消化系統(tǒng)惡性腫瘤的標(biāo)志物及治療的潛在靶點(diǎn)。

2.1 組蛋白乙酰化與食管癌

研究發(fā)現(xiàn)，食管鱗癌中H3K27Ac 與CCAT1 的高表達(dá)有關(guān)，H3K27Ac 富集于 CCAT1 的啟動(dòng)子區(qū)域，在體內(nèi)及體外試驗(yàn)中敲除CCAT1 可抑制細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移[10]。CCAT1 在食管鱗癌中表達(dá)增加的部分原因是啟動(dòng)子組蛋白乙酰化激活，最終通過調(diào)控ESCC 中SPRY4 和HOXB13 的表達(dá)，影響細(xì)胞的增殖和遷移，故降低CCAT1 的啟動(dòng)子區(qū)域H3K27 的乙酰化水平可抑制腫瘤進(jìn)展。H4 和H3 乙酰化水平可以被認(rèn)為是食管鱗癌的一個(gè)生物標(biāo)志物。食管鱗癌組織中乙酰化水平更低，腫瘤組織中SIRT1、HDAC1、 HDAC2 水平較高，且分期越晚者其表達(dá)越高[11]。Kailasam 等[12]的研究中也提到了類似的情況，早期食管鱗癌中H4 明顯呈高乙酰化修飾狀態(tài)，隨著癌癥的進(jìn)展逐漸變?yōu)榈鸵阴；癄顟B(tài)。故H3 和H4 乙酰化水平可作為區(qū)分癌與非癌的標(biāo)志物，且低乙酰化較高乙酰化者其分期越晚預(yù)后越差。

2.2 組蛋白乙酰化與結(jié)直腸癌

組蛋白的異常乙酰化與CRC 的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，對于不同賴氨酸的位點(diǎn)，乙酰化可以上調(diào)或下調(diào)，例如Fraga 等[13]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌細(xì)胞中H4K16 的單乙酰化缺失，HDAC2 的表達(dá)從結(jié)腸癌正常組織到腺瘤再到高分化結(jié)腸癌中依次升高，提示HDAC2可作為鑒別癌與非癌的標(biāo)志物，低分化癌的H4K12和H3K18 的乙酰化水平較中分化及高分化癌低，其可能成為結(jié)直腸癌預(yù)后評估及治療的潛在靶點(diǎn)[14]。Ye 等[15]的研究中提到，濃度型核苷轉(zhuǎn)運(yùn)體CNT2是腸道吸收轉(zhuǎn)運(yùn)嘌呤核苷的主要轉(zhuǎn)運(yùn)體，在結(jié)腸癌中CNT2 是被抑制的，從而使其對核苷類藥物耐藥。其原理是因?yàn)樵贑NT2 啟動(dòng)子區(qū)域，結(jié)直腸癌組織中H3K9Ac、H3K18Ac 和H4Ac 水平較臨近的正常組織中減少。使用HDAC 抑制劑——曲古柳菌素A（TSA）結(jié)果使CNT2 升高、對核苷類抗腫瘤藥的攝取增強(qiáng)，故核苷類抗癌藥物聯(lián)合組蛋白去乙酰酶抑制劑可以抵抗結(jié)直腸癌細(xì)胞對核苷類藥物的耐藥性。

2.3 組蛋白乙酰化與胃癌

有研究表明， H3K9Ac 陽性細(xì)胞數(shù)比例較多者其組織學(xué)分級傾向于低分化，反之為高分化[16]。胃癌中KAT2B mRNA 的表達(dá)較鄰近的非腫瘤組織減少，KAT2B 表達(dá)量與CDKN1A 抑癌基因mRNA水平呈正相關(guān)， 這說明KAT2B 的下調(diào)有助于CDKN1A mRNA 水平的降低，這對胃癌中的發(fā)生起到重要作用[17]。Wisnieski 等[18]證明組蛋白H3在CDKN1A 啟動(dòng)子區(qū)域的低乙酰化與CDKN1A mRNA 表達(dá)降低有關(guān)。胃癌組織中BMP8B 表達(dá)較非腫瘤組織減少，BMP8B 位點(diǎn)的H3K9 和H4K16乙酰化水平的降低可能與低分化胃腫瘤的發(fā)展有關(guān)。在低分化胃癌中，H4K16 的乙酰化水平降低對下調(diào)BMP8B 起到重要作用，研究表明BMP8B 似乎是低分化胃癌的一種抑癌基因，其受到H4K16 乙酰化調(diào)控，故BMP8B 可能成為HDAC 抑制劑曲古柳菌素A（TSA）治療的一個(gè)潛在靶點(diǎn)[19]。

2.4 組蛋白乙酰化與肝細(xì)胞癌

Buurman 等[20]之前就報(bào)道過組蛋白去乙酰化激活參與肝癌發(fā)生的分子通路的基因表達(dá)，肝癌組織中HDAC1 高于正常肝臟組織而乙酰化的H3 減低[21]。HDAC 抑制劑的應(yīng)用為HCC 的治療提供了一種選擇[22]。肝癌細(xì)胞中HDAC1 和HDAC2 的高表達(dá)可抑制糖異生中的限速酶果糖-1，6-二磷酸酶（FBP1），其通過降低FBP1 增強(qiáng)子區(qū)域H3K27的乙酰化水平，使用HDAC1 和HDAC2 抑制劑可恢復(fù)FBP1 增強(qiáng)子區(qū)域H3K27 的乙酰化，從而抑制葡萄糖代謝，從而抑制肝癌細(xì)胞的生長[23]。此外，肝癌細(xì)胞中SIRT7 和H3K18Ac 的高表達(dá)往往OS 較差，而H3K18Ac 水平在多因素分析中被證明是一個(gè)獨(dú)立的預(yù)后因素[24]。肝細(xì)胞癌中SIRT7 的增加可能致p53 失活促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，肝癌中p53 缺失與抗腫瘤藥物耐藥有關(guān)，比如阿霉素，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了使用SIRT7 抑制劑或?qū)⑵淝贸笤黾恿藀53 活性及阿霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，因此，以SIRT7 為靶點(diǎn)的治療可能為提高肝癌治療效果[25]。

3 總結(jié)與展望

組蛋白乙酰化修飾是一種可逆的表觀遺傳修飾方式，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起到關(guān)鍵作用，近年來對其機(jī)制已有了一定的認(rèn)識，阻斷異常乙酰化過程某一點(diǎn)則可起到抗腫瘤的作用，故為腫瘤的治療提供新的靶點(diǎn)，此外，不同位點(diǎn)組蛋白乙酰化的水平、參與調(diào)控乙酰化過程重要的酶今后可能成為協(xié)助評估預(yù)后的重要標(biāo)志物。筆者期待對組蛋白乙酰化參與腫瘤進(jìn)展的研究更加深入，為臨床腫瘤治療、預(yù)后評估提供更多的選擇。