BCLAF1的生物學特性及在腫瘤中的研究進展

茆 標，馮樂平

(桂林醫(yī)學院藥學院，廣西 桂林 541199)

Bcl-2相關因子1(Bcl-2-associated transcription factor 1，BCLAF1)是由BCLAF1基因編碼的人類Bcl-2家族蛋白[1]。由White及其團隊[2]于1999年通過酵母雙雜交發(fā)現(xiàn)的一種與腺病毒E1B-19K結合的蛋白，最早被認定為是抗凋亡因子Bcl-2蛋白家族的轉錄因子，也可稱BTF，可通過作用于其他的抗凋亡基因而發(fā)揮誘導凋亡和阻遏轉錄的生物學作用。

BCLAF1具有非常廣泛的功能[3-4]，其參與了肺的發(fā)育[5]、視網膜細胞的分化[6]、RNA 加工和穩(wěn)定[7]、細胞激活[8]以及卡波氏肉瘤相關皰疹病毒[9]和人巨細胞病毒感染進程[10]等。隨著研究的深入，越來越多的文獻表明其參與了腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。本文綜述了近年來BCLAF1在腫瘤中的研究進展，旨在為進一步探討B(tài)CLAF1與腫瘤細胞凋亡、衰老、自噬、腫瘤患者預后的關系，為今后抗腫瘤藥物的研發(fā)等研究提供新思路。

1 BCLAF1的生物學特性

BCLAF1基因定位于染色體6q22-23區(qū)域[11]，該基因由13 個外顯子組成。由于可變剪接方式不同，BCLAF1蛋白具有4種不同的蛋白質亞型，包括全長形式的蛋白質(BCLAF1-L)和3種截短形式的亞型。其中BCLAF1-L在哺乳動物組織內分布廣泛，在某些腫瘤組織中也有表達[2]。BCLAF1在整個細胞核中呈點狀分布，在凋亡的細胞中重新分布于核包膜附近的區(qū)域，最近也發(fā)現(xiàn)其可存在于腫瘤細胞的細胞質中[13-14]。

盡管BCLAF1得名與Bcl-2家族成員有關，但其與Bcl-2在結構上并無相似性，其N端富含精氨酸、絲氨酸，稱為RS區(qū)域，可與RNA相結合，參與mRNA前體剪切或加工[15]。BCLAF1與不同的蛋白質結合而發(fā)揮不同的作用，其C端383-920位氨基酸與Bcl-2家族的一些抗凋亡蛋白相互作用，從而抑制其功能。BCLAF1還含有堿性亮氨酸拉鏈區(qū)(bZIP)和Myb結構域，這兩個區(qū)域被認為具有與DNA結合的能力，但具體識別序列還不清楚。詳見圖1。

圖1 BCLAF1蛋白結構

2 BCLAF1與腫瘤的關系

近年來，越來越多的研究表明BCLAF1的失調與多種腫瘤密切相關。BCLAF1最早被認為是腫瘤抑制因子，促進腫瘤細胞的凋亡，其在多個腫瘤細胞系中表達量降低，過表達 BCLAF1 能促進腫瘤細胞凋亡[2]。

2.1 BCLAF1的抑癌作用

BCLAF1在某些腫瘤中通過誘導腫瘤細胞凋亡、促進DNA損傷修復、誘導腫瘤細胞衰老、誘導腫瘤細胞自噬，從而發(fā)揮抑癌作用。

2.1.1 BCLAF1誘導腫瘤細胞凋亡 作為一種積極排除生物體內過剩和有害細胞的機制，細胞凋亡與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。羅佩誼等[17]研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇呈濃度依賴性抑制皮膚鱗狀細胞癌細胞的活性，細胞的存活率從100%降為56.7%。該實驗使用白藜蘆醇誘導腫瘤細胞發(fā)生凋亡，并從中鑒定了11個受白藜蘆醇調控的蛋白質分子，其中BCLAF1是被發(fā)現(xiàn)的受白藜蘆醇調控的細胞凋亡相關蛋白之一。白藜蘆醇能顯著上調BCLAFl，從而抑制抗凋亡基因Bcl-2的表達，導致皮膚鱗狀細胞癌細胞凋亡。蘇州大學李翀在研究Ⅲ類組蛋白去乙酰酶SIRT1促進肺腺癌的發(fā)生發(fā)展的分子機制時，通過基因芯片篩選出BCLAF1是SIRT1下游的靶基因，并發(fā)現(xiàn)SIRT1抑制劑能顯著升高A549中BCLAF1的表達，通過抑制肺腺癌A549細胞增殖和遷移進而促進其凋亡[18]，提示BCLAF1可能在肺癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。在骨肉瘤U2OS和SaOS-2細胞中，BCLAF1促進TP53基因轉錄，從而促進TP53依賴的細胞凋亡[19]。在人類結腸癌HCT116細胞中，BCLAF1通過抑制MDM2轉錄，從而促進p53、BAX蛋白表達，促進神經酰胺類化合物C16神經酰胺(C16-cer-amide)誘導的細胞凋亡[20]。

2.1.2 BCLAF1 促進DNA損傷修復 DNA 雙鏈斷裂(Double-stranded breaks，DSBs)是真核細胞 DNA 損傷中最嚴重的形式。DSBs無效修復或錯誤修復可引起基因組不穩(wěn)定，表現(xiàn)為染色體重排或染色體缺失，最終導致腫瘤的發(fā)生[21]。Lee等[22]研究發(fā)現(xiàn)隨著輻射劑量的提高，BCLAF1與γH2AX的相關性也增強。在急性輻射細胞中，BCLAF1通過干擾p21介導的通路，抑制了Caspase/cyclin E依賴的線粒體介導的通路，從而促進細胞凋亡。此外，在IR(Ionizing radiation)耐受的腫瘤細胞中，BCLAF1被抑制，Ku70/DNA-PKCs復合物被破壞，抗凋亡復合物Ku70-bax形成，從而引發(fā)腫瘤的輻射抗性，啟動DNA修復途徑，增強腫瘤細胞生存能力。另外，他們也首次發(fā)現(xiàn)DNA損傷時，BCLAF1參與了γH2AX介導的凋亡和DNA損傷修復，鑒定BCLFA1是與γH2AX相互作用的腫瘤抑制型分子。從DNA 損傷修復角度揭示了腫瘤細胞抗藥性的分子機制，同時也為腫瘤的分子靶向治療提供了可靠的依據(jù)。Fang等[23]研究發(fā)現(xiàn)circ-Ccnb1在乳腺癌中表達量特異性降低，發(fā)揮了抑癌的功能。通過RNA Pull-down試驗，最終發(fā)現(xiàn)了circ-Ccnb1可以通過H2AX與p53或BCLAF1相互作用。值得關注的是，在突變型p53細胞中，circ-Ccnb1可通過H2AX與BCLAF1相互作用，發(fā)揮抑癌相關的基因轉錄功能。

2.1.3 BCLAF1誘導腫瘤細胞衰老 嚴重的DNA損傷會啟動細胞凋亡或啟動衰老程序，有效阻止有癌變傾向的細胞存活、分裂。應激性細胞衰老是機體固有的一種抗癌手段，具有廣泛的應用前景。研究發(fā)現(xiàn)，在化療藥物誘導的細胞衰老體系中，低劑量的化療藥物導致乳腺癌細胞MCF-7 和結腸癌細胞HCT116、HT-29中DNA雙鍵斷裂，在用藥的第7天3種細胞出現(xiàn)廣泛衰老現(xiàn)象。敲低 BCLAF1能顯著降低阿霉素誘導的細胞衰老，表明BCLAF1可作為潛在抑癌因子。此外，在DNA損傷誘導的細胞衰老過程中，BCLFA1 的Myb區(qū)域可與C/EBPβ的亮氨酸拉鏈區(qū)域結合，說明BCLFA1可作為NF-κB和C/EBPβ間連接的信號分子[24]。同時，中國農業(yè)大學邵安文[25]發(fā)現(xiàn)BCLFA1參與了低劑量、持續(xù)性DNA損傷誘導的細胞衰老過程，即NF-κB上調，引起B(yǎng)CLFA1上調，提高轉錄因子C/EBPβ的表達和活性，促進炎性因子的分泌導致細胞衰老。與此同時，研究亦發(fā)現(xiàn)BCLAF1的缺失降低了腫瘤對藥物的敏感性，說明BCLAF1的水平可能與腫瘤對藥物的敏感性密切相關。

2.1.4 BCLAF1誘導腫瘤細胞自噬 自噬在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中已成為近些年生物醫(yī)學界研究的熱點，自噬對腫瘤的發(fā)生和發(fā)展起到抑制和促進的雙重作用。調控自噬所發(fā)揮的作用可能成為治療腫瘤的新方向。多發(fā)性骨髓瘤中BCLAF1被認為是一個強有力的細胞自噬誘導因子，其機制可能是通過取代Beclin-1與Bcl-2結合，釋放出更多的Beclin-1進而加強自噬，過分活化的自噬會導致細胞死亡；BCLAF1僅受到胱天蛋白酶-10(Caspase-10)剪切失活后才能保護骨髓瘤細胞免受自噬引起的死亡[26]。膀胱癌細胞中，敲低BCLAF1可抑制由組蛋白甲基轉移酶SMYD3激活的細胞自噬，因此認為 BCLAF1是一種細胞自噬誘導因子，可維持細胞內穩(wěn)態(tài)及克服腫瘤惡性進展中的營養(yǎng)缺陷[27]。

2.2 BCLAF1的促癌作用

BCLAF1在某些腫瘤如結腸癌、白血病(AML)、肺癌中能夠促進腫瘤細胞增殖與自噬，可作為促癌因子發(fā)揮作用。

2.2.1 BCLAF1促進腫瘤細胞增殖 研究發(fā)現(xiàn)[27]，BCLAF1全長蛋白與其mRNA 剪接調控蛋白SRSF10相互作用在促進結腸癌細胞增殖與存活方面發(fā)揮著至關重要的作用。剪接蛋白 SRSF10 可以通過選擇性剪接BCLAF1 等下游靶基因的mRNA，從而在結直腸癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要功能。也有研究發(fā)現(xiàn)利用組蛋白酶抑制劑SAHA處理白血病細胞[13]，并且從所得的數(shù)據(jù)庫中篩選出240個基因，其中120個上調，118個下調。在下調的118個基因中篩選出miR-194-5R的靶基因BCLFA1，同時發(fā)現(xiàn)miR-194-5R可與BCLFA1的3’末端相結合。將BCLAF1在急性髓性白血病細胞U937中過表達，可促進U937細胞增殖與克隆形成能力，并增加細胞對組蛋白去乙?；敢种苿?SAHA(一種抗癌藥物)的耐受能力。在肺癌細胞H1299中，磷酸化的4個半LIM蛋白1(Four-and-a-half LIM protein 1，F(xiàn)HL1)會解除野生型FHL1對腫瘤細胞的抑制作用，顯著促進細胞增殖及腫瘤生長。這種對腫瘤的促進作用依賴于FHL1入核后與轉錄因子BCLAF1的相互作用[28]。

2.2.2 BCLAF1促進腫瘤細胞自噬 Shen等[29]研究發(fā)現(xiàn)上調組蛋白甲基轉移酶SMYD3可通過靶向BCLAF1促進膀胱癌進展并激活自噬。SMYD3的過表達可促進膀胱癌細胞增殖和侵襲，而SMYD3敲除能抑制癌細胞生長和侵襲。SMYD3正向調節(jié)BCLAF1的表達。SMYD3與BCLAF1的啟動子相互作用，并通過在BCLAF1位點上積累組蛋白H3賴氨酸4(H3K4)的二甲基化和三甲基化來上調其表達。進一步證明，在膀胱癌細胞中過表達SMYD3可促進自噬激活，而敲除BCLAF1則抑制了SMYD3誘導的自噬。所以，他們證明SMYD3促進的膀胱癌進展，至少部分依賴BCLAF1過表達及其激活的自噬。

2.3 BCLAF1與腫瘤患者預后相關

2.3.1 BCLAF1的表達量影響患者的預后 中山大學癌癥中心Zhou等[30]在構建陰莖鱗狀細胞癌穩(wěn)定細胞株過程中，通過全基因組測序分析發(fā)現(xiàn)，陰莖鱗狀癌細胞中BCALF1是突變頻率較高的基因之一。通過研究脈絡叢乳頭狀瘤發(fā)生的機制，檢測脈絡叢乳頭狀瘤細胞及正常脈絡叢上皮細胞的基因表達譜，發(fā)現(xiàn)BCLAF1是表達上調的基因之一。但這些研究僅從基因水平上揭示了BCLAF1與腫瘤的相關性，還需從蛋白水平做出進一步研究。Chen等[31]通過研究放化療對食管鱗癌(ESCC)局部復發(fā)的影響時，發(fā)現(xiàn)BCLAF1基因在ESCC組織中表達上調，且上調超過2倍的患者局部復發(fā)時間的間隔縮短，提示BCLAF1表達上調可能與食管鱗癌早期局部復發(fā)有關。

2.3.2 BCLAF1的細胞定位與患者預后相關 治療后，BCLAF1在直腸癌細胞中過表達，并表現(xiàn)出異常的細胞質定位[14]。其在正常直腸黏膜中僅僅定位于細胞核中，而在直腸癌和高轉移的淋巴癌中BCLAF1不僅定位于細胞核，而且在細胞質中也有所分布。通過對BCLAF1與病理參數(shù)的分析顯示，核BCLAF1的表達與直腸癌Dukes分期呈顯著相關性，而與腫瘤分期、淋巴結分期、外壁血管侵襲之間無顯著相關性。生存分析顯示，治療后直腸癌細胞核中BCLAF1的高表達與患者生存率增加有關，并且是獨立的預后因素；而細胞質中BCLAF1的表達與患者預后無相關性，推測在直腸癌中核BCLAF1水平的升高會誘導細胞凋亡，進而提高患者生存率。

3 結語

BCLAF1在皮膚鱗癌、肺癌、骨肉瘤癌等中發(fā)揮腫瘤抑制因子的作用，而在結腸癌與白血病中又促進腫瘤的發(fā)生，說明BCLAF1在腫瘤組織中的表達調控具有一定的復雜性，且多數(shù)與細胞凋亡、侵襲及轉移、基因組的不穩(wěn)定性等相關。而在腫瘤形成的其他因素，如炎癥細胞的產生、能量代謝的重編程和免疫逃逸[32]等方面其是否參與調控還未可知。BCLAF1在腫瘤細胞中的表達量以及胞內定位也影響著患者的預后水平。

綜上所述，本文探究了BCLAF1的生物學功能，及其與腫瘤之間的相互關系。BCLAF1在不同的腫瘤中，發(fā)揮了不同的作用。在后續(xù)的研究中，需要密切聯(lián)系研究的體系，因為在不同的環(huán)境與條件下都有不同的結論。這為后續(xù)治療腫瘤或相關疾病，尋找腫瘤分子標志物和潛在治療靶點提供了新思路。