GCF2/LRRFIP1的生物學功能及其在腫瘤中的作用

庹大云，郭固楠，張樂佳，甘進鋒，2,李金平*

(1.桂林醫學院，廣西 桂林 541199； 2.暨南大學，廣東 廣州 510632)

GC結合因子2 (GC-binding factor 2, GCF2)是一種轉錄抑制因子，能與表皮生長因子受體(Epidermal growth factor receptor, EGFR) 基因啟動子富含GC序列的區域結合，從而抑制EGFR基因轉錄[1]。由于EGFR在多數腫瘤中過表達，因此推測 GCF2與腫瘤發生發展有關。同時，由于GCF2能與Flightless-l蛋白中富含亮氨酸的重復序列結合, 因此GCF2也稱為富含亮氨酸重復Flightless作用蛋白1 (The leucine-rich repeat flightless-1-interacting protein 1, LRRFIP1)[2]。早期對GCF2的研究多集中于其基因和蛋白分子結構及作為轉錄抑制因子的功能，發現GCF2可通過轉錄抑制下游靶基因、參與細胞增殖和凋亡等生物學進程。近期關于GCF2的功能研究多集中在GCF2作為信號轉導和細胞骨架重塑分子參與細胞遷移、侵襲和腫瘤耐藥等進程。GCF2具有廣泛的生物學功能，與人類腫瘤等疾病密切相關。從GCF2基因與蛋白分子結構、生物學功能及其在腫瘤發生發展中的作用等三個方面入手進行概述。

1 GCF2的基因與蛋白分子概況

GCF2基因定位于人2號染色體長臂FS區(q37)，基因全長約73 kbp，其cDNA于1998年被克隆[1]，長度約3.6 kbp，其cDNA第1382-1690位堿基與GC結合因子(GC-binding factor, GCF) cDNA起始區309 bp堿基存在高度同源性,故命名為GCF2。人的GCF2基因包含8個外顯子和7個內含子，經轉錄加工后形成4.2 kbp大小的mRNA轉錄本，其cDNA包含一個長為2 256 bp開放閱讀框架，編碼由752個氨基酸殘基組成的蛋白多肽。GCF2基因廣泛表達于各種正常組織，但不同組織之間GCF2 mRNA表達水平存在較大差異,在胎肝、骨髓、胸腺、淋巴結、胰腺、肝和腎等多數人體組織中表達4.2 kbp大小的mRNA，而在其他一些組織中還表達2.4 kbp或2.9 kbp大小的mRNA，但在腦和睪丸組織幾乎不表達4.2 kbp大小的mRNA[3]。目前，人們對GCF2 mRNA這種組織表達差異的原因尚不清楚，對各種大小不同的mRNA剪接本的相互關系也不太清楚。

GCF2蛋白分子相對質量有83 kDa或160 kDa兩種，其等電點為4.4，蛋白分子從N端到C端包括三個結構域: Helix1結構域、Coiled-coil結構域、DNA結合域[3-4]。GCF2蛋白屬于磷酸化蛋白，其分子包含數個c-AMP依賴性蛋白激酶磷酸化位點、Ca2+依賴性蛋白激酶磷酸化位點及酪氨酸依賴性蛋白激酶磷酸化位點， 此外N端還有1個糖基化位點及一個核定位信號點[3]。通過實驗發現，GCF2蛋白分子第429至第528位氨基酸殘基富含亮氨酸重復序列,該序列是GCF2結合EGFR基因啟動子上富含GC序列區域的必需氨基酸，也是GCF2發揮轉錄抑制作用的主要區域,該區域可抑制EGFR基因啟動子70%以上的轉錄活性[3]。在細胞定位上，GCF2蛋白在細胞核和細胞漿中均有表達,其在細胞漿和細胞核中的表達差異與翻譯后修飾、磷酸化或糖基化等密切相關[3]。

2 GCF2的生物學功能

2. 1 轉錄抑制

轉錄因子在基因表達調控中發揮重要作用。GCF2作為轉錄抑制因子,能特異性結合靶基因啟動子富含GC序列的區域，從而抑制靶基因轉錄。文獻報道GCF2通過與EGFR基因轉錄起始位點-249 bp至-333 bp之間區域結合而抑制EGFR轉錄[3]。類似地，在其他生長因子或蛋白受體的基因啟動子上，如腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor α, TNF-α)、血小板衍生生長因子A (Platelet Derived Growth Factor Subunit A, PDGF-A)及胰島素樣生長因子II (Insulin-like growth factors II, IGF-II)等基因上也存在GCF2潛在的結合位點，這些研究表明GCF2的轉錄抑制功能對于細胞增殖和凋亡等生物學行為發揮重要的調控作用[5-11]。文獻報道GCF2幾乎不結合單鏈DNA或RNA，而與雙鏈DNA的結合力很弱；相反，GCF2能以高親和力結合雙鏈RNA，因此GCF2被鑒定為TAR RNA相互作用蛋白(TAR- RNA binding proteins, TRIP)[12]。

2.2 信號轉導

細胞信號轉導在細胞增殖、侵襲和轉移等生物學進程中發揮重要作用,調控細胞增殖、侵襲和轉移的信號通路有很多，常見的有Wnt/β-catenin等信號通路。文獻報道在經典Wnt/β-catenin信號通路中, Wnt結合其細胞表面受體Frizzled蛋白,將信號傳遞給散亂蛋白(Dishevelled, Dsv)[13]，而GCF2與Dsv蛋白及β-catenin蛋白結合后,將信號轉導至細胞核內，從而促進β-catenin與淋巴細胞增強子結合因子1/T細胞因子(Lymphoid- enhancer-binding factor 1/T cell factor，LEF1/TCF) 或環磷酸腺苷反應元件結合蛋白(Creb binding protein, CBP) 結合[14-15]。除了在經典的β-catenin依賴性Wnt/canonical通路中發揮信號轉導作用外，GCF2在非經典Wnt/canonical通路中也發揮信號轉導作用。有文獻報道GCF2與Dsv結合，通過調節Wnt/canonical非經典通路參與腫瘤侵襲和轉移等生物學進程[15]。

整合素依賴的RAS同源基因家族成員A(RhoA)活化通路是細胞發生黏附和遷移的重要途徑。文獻報道GCF2通過與白血病相關Rho鳥苷酸交換因子(Leukemia-associated Rho GEF, LARG) 結合，引起RhoA活化以及下游相關分子的改變,從而調節細胞黏附和遷移[16]，這些結果提示GCF2很可能是RhoA活化的一個共協調因子。

2.3 調節細胞骨架重塑

細胞骨架是細胞的重要成分，在維持細胞形態、承受外壓、保持細胞內部結構完整性和有序性等方面發揮重要作用。凝溶膠蛋白是細胞骨架重塑的重要分子，GCF2蛋白含有凝溶膠蛋白結構域，因此GCF2可通過此結構域與凝溶膠蛋白結合，從而參與細胞骨架重塑[17]。此外，RhoA是一種小G蛋白，是調節細胞骨架的關鍵分子，在纖連蛋白誘導的整合素依賴途徑中起重要作用。研究發現，敲減GCF2可抑制RhoA活化，從而抑制細胞骨架重塑及細胞遷移能力[15-16]，這些結果表明GCF2參與調節RhoA活化并在細胞骨架重塑中發揮重要作用。

3 GCF2在腫瘤中的作用

3.1 GCF2在乳腺癌中的作用

乳腺癌是常見的惡性腫瘤之一，大多數乳腺癌與HER2、BRCA1及C-MYC等分子有關,因此除手術治療外，分子靶向治療是乳腺癌的重要治療手段，開展分子靶向治療具有重要的臨床價值。研究報道GCF2蛋白高表達于乳腺癌組織并與其發病相關[18]。近年來有報道GCF2與散亂蛋白Dsv結合調節RhoA活化并引起細胞骨架重塑及遷移能力改變，提示GCF2很可能參與乳腺癌細胞骨架重塑及侵襲和轉移進程，但其作用機制有待于進一步研究。

3.2 GCF2在腦腫瘤中的作用

膠質母細胞瘤(Glioblastoma multiform, GBM)是一種高度惡性的腦腫瘤。在接受替尼泊苷(VM-26)化療的GBM患者中。GCF2高表達患者的預后明顯好于低表達者，而細胞實驗發現GCF2可增強膠質瘤細胞U373MG對VM-26的敏感性，抑制該細胞增殖和促進細胞凋亡[19]，結果提示GCF2在不同腫瘤及不同環境下也可能發揮抑癌作用。在作用機制方面，GCF2是miR-21下游靶基因，miR-21通過調節GCF2表達參與GBM對VM-26耐藥。因此，GCF2有望成為GBM化療的一個新靶標。

3.3 GCF2在消化系統腫瘤中的作用

結腸癌是一種常見的惡性腫瘤，術后復發和轉移是常見的臨床特點，也是導致患者臨床療效差的主要原因。研究報道GCF2可通過整合素依賴的RhoA活化通路促進結直腸癌的肝轉移，而抑制GCF2可減少結直腸癌細胞的肝轉移[16]，結果提示GCF2可作為監測結直腸癌術后肝轉移的重要依據。

腫瘤耐藥是導致化療失敗的主要因素之一，腫瘤耐藥與上皮-間充質轉換(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)等因素有關。文獻報道GCF2作為Wnt/β-catenin信號通路的活化因子,能夠通過EMT進程參與胰腺癌發生發展[20]；反之，沉默GCF2可逆轉EMT進程，從而增強胰腺癌對化療藥物吉西他濱的敏感性[21]。肝細胞癌是我國常見的消化道惡性腫瘤，由于發病隱匿，患者確診時多數為中晚期而失去最佳手術機會，因而早期發現和早期診斷有利于提高肝癌患者預后。Stenner-Liewen F等[22]利用抗原重組的血清學鑒定技術鑒定GCF2為肝癌相關抗原，該課題組成員后續研究發現GCF2高表達于肝癌組織和細胞，GCF2的高表達與肝癌細胞增殖、周期和凋亡等生物學進程密切相關，但具體作用機制仍需進一步探索。

4 結語

GCF2是具有廣泛生物學功能的蛋白分子，可通過轉錄抑制、信號轉導及細胞骨架重塑等途徑參與細胞增殖、周期和凋亡等生物學進程；而在病理狀態下，GCF2可通過Wnt/β-catenin等信號通路參與惡性腫瘤的發生發展。隨著對GCF2功能的深入研究，其更多的生物學功能將被發現，GCF2作為腫瘤診斷和治療靶點的相關研究也將得到更多開展和深入，這對于加強人們對腫瘤認識及提高腫瘤防治十分有益。