GTF2i基因在胸腺瘤中的研究進展

王元國,張鵬,張鵬（天津醫科大學總醫院,天津 300052）

GTF2i又名通用轉錄因子II-I，屬于通用轉錄因子家族，是一類與DNA上特定位點結合激活轉錄的蛋白質轉錄因子，在腦組織、甲狀腺等多種組織中有表達。GTF2i突變多見于胸腺瘤組織中，但在其他腫瘤中很少見。GTF2i基因多態性還與Williams-Beuren綜合征、干燥綜合征及系統性狼瘡等自身免疫病有關。GTF2i的各種結構、生化和功能特性表明該基因的致瘤性質。近年來，越來越多的研究機構關注到GTF2i突變與胸腺瘤發生的相關性，尤其p.L404H位點的突變在胸腺瘤的早期形成中具有重要作用。明確GTF2i基因突變的生物學功能，在未來可為涉及胸腺瘤發病的研究提供更有價值的思路。

1 GTF2i的結構和生物學功能

20世紀90年代，Roy等人使用HeLa細胞核提取物純化了GTF2i，它在無細胞系統中與腺病毒主要晚期核心啟動子（Inr）元件結合，并與序列特異性DNA元件（E-box元件）和E-box結合蛋白USF（upstream stimulatory factor）相互作用[1-2]。GTF2i基因定位于7號染色體的長臂位置11.23（7q11.23），基因序列由35個外顯子編碼，共有998個氨基酸，它編碼的BAP-135、TF-II和BAP-135也參與了正常的免疫系統功能。GTF2i還含有9號、13號和21號染色體上的假基因[3]。GTF2i在人類中至少有四種交替剪接的異構體，最常見的是α、β、γ和δ，其中γ異構體編碼了GTF2i的最長轉錄本，并在神經元細胞中高度表達[4]，而α、β、δ的編碼序列缺失了數個不同的外顯子。GTF2i家族成員中α、β、γ的異構體均存在一個重復的氨基酸結構域的核定位信號，每個氨基酸結構域都包含一個公認的HLH（helix-loophelix）基序特征的蛋白質-蛋白質相互作用模塊，GTF2i有六個這樣的重復域[2,5-6]。

GTF2i是一種信號誘導轉錄因子，參與B細胞受體激活、T細胞受體激活、生長因子信號傳導和酪氨酸磷酸化活化等多種細胞外信號通路[7-11]。與環磷酸鳥苷（cGMP）發生特異性結合，調節內質網的應急反應途徑[12]。研究人員通過小鼠和人的細胞系證實，GTF2i與G-激酶Iβ可發生特異性結合，且在cGMP類似物的催化可增強GTF2i和G-激酶Iβ在細胞核中的關聯[13]。敲除小鼠GTF2i會引起VEGFR2的異常調節，導致血管生成嚴重缺陷，對早期胚胎產生致死性，同時也會伴有神經管閉合缺陷和腦外畸形[14-15]。GTF2i在VEGFR2的血管生成和轉錄調節中的重要作用已通過母體凝膠測定和小鼠新生兒視網膜中GTF2i的沉默得到進一步證實[16]。

2 GTF2i相關疾病

Williams-Beuren綜合征（WBS）：WBS是一種多系統功能障礙，主要特征為血管狹窄、智力遲鈍及內分泌異常，是由染色體7q11.23區域的26-28個基因的半合子缺失引起的，GTF2i是半合子缺失基因之一。GTF2i的半合子可能導致智力遲鈍和異常社會行為，例如增加對陌生人的凝視和關注[17]，GTF2i基因中的rs13227433顯示出與社會互動參與度較高但社交能力降低的功能關聯，研究人員針對808名志愿者應用功能性MRI（fMRI）測量與威脅相關的杏仁核對恐懼和憤怒的面部表情的反應性，并檢測唾液rs13227433，發現rs13227433 AA基因型與威脅相關的杏仁核反應性降低[18]。由于GTF2i受到替代剪接的影響，其產生具有不同活性和可能不同生物學作用的亞型，因此特定的風險單倍型（內含子中具有G/T SNP）可能與基因差異剪接相關的突變相關，導致GTF2i蛋白的異常表達，可能與自閉癥易感性有關[19]。

自身免疫性疾病：基因測序顯示，GTF2i參與干燥綜合征、系統性紅斑狼瘡和類風濕性關節炎的發生。干燥綜合征是最常見的自身免疫性疾病之一，研究表明，GTF2i多態性位點rs73366469和rs117026326是干燥綜合征患者的風險等位基因，其通過NF-κB p65亞基增加了人唾液腺細胞中GTF2i表達增加，導致唾液腺細胞中NF-κB途徑的激活，促進炎癥反應發生，預示GTF2i可能是干燥綜合征的潛在治療靶點[20]。系統性紅斑狼瘡是最常見的系統性自身免疫性疾病，其發病可能涉及基因與環境之間的復雜相互作用，全基因組關聯研究發現SLE發病相關的基因多態性位點，GTF2i多態性位點rs73366469和rs117026326的風險等位基因頻率在系統性紅斑狼瘡患者中明顯升高，且與SLE患者的腎臟病變相關[21-22]。同時也有研究報道了GTF2i多態性位點rs73366469與亞洲人群風濕性關節炎的發病高度相關[23]。GTF2i突變參與自身免疫病的機制尚不完全明確，但多個SNP位點均位于保守的增強子以及活性染色質和轉錄因子結合位點中，也重疊了GTF2i的轉錄起始位點，這些核苷酸變化可能會改變增強子中的轉錄因子結合位點的募集，從而導致GTF2i在免疫細胞中的異常表達，引起炎癥發生。

3 GTF2i與胸腺瘤

胸腺瘤是一種常見的縱隔腫瘤，手術切除是治療胸腺瘤的主要手段。根據世界衛生組織的組織學分類，胸腺瘤可根據腫瘤細胞形態和共存淋巴細胞的比例分為A型、AB型、B1型、B2型和B3型，其侵襲性和惡性程度依次增加，A型胸腺瘤侵襲性最弱，預后最好[24-26]。GTF2i基因在胸腺瘤中可存在位于7號染色體上74146970T＞A點突變，突變導致編碼氨基酸由亮氨酸變為組氨酸（p.L404H）。Petrini I應用二代測序技術分析28例胸腺瘤的基因突變，在GTF2i中發現了一個相對惰性亞型的高頻錯義突變（染色體7c.74146970T＞A），在進一步研究中，274例胸腺上皮細胞腫瘤中有82%的A型和74%的AB型胸腺瘤中檢測到GTF2i突變，但在侵襲性亞型中（B型）較少見，預示GTF2i突變與更好的生存率相關。其中GTF2i β和δ同種型在胸腺腫瘤上皮細胞中表達，兩種突變同種型都能夠在體外刺激細胞增殖。與野生型相比，GTF2i突變的胸腺瘤侵襲性減弱，10年生存率分別為96%和70%，這很可能與A型和AB型胸腺瘤中較高的GTF2i突變有關[27]。一項針對117例的胸腺上皮腫瘤的全基因組景觀分析顯示，胸腺瘤發生時可能就出現了GTF2i的突變，多平臺腫瘤數據分析表明，GTF2i在其他腫瘤中少見，而在胸腺瘤中，GTF2i突變都發生在單個密碼子L424H上，猜測可能這一突變為致癌突變。RNA測序分析預測GTF2i突變在腫瘤中參與的生物學過程主要包括細胞形態發生、受體酪氨酸激酶、細胞凋亡、細胞周期、DNA損傷反應、激素受體信號傳導、乳腺激素信號傳導等，主要涉及WNT、SHH、RAS/MAPK、RTK和TSC/mTOR信號通路[28]。日本學者Rumi在針對22例胸腺瘤患者應用激光顯微切割結合靶向測序研究發現14例存在7號染色體GTF2i基因c.74146970T＞A突變，在突變型和野生型中檢測了組織中PD-L1的表達水平，發現突變型組織中PD-L1表達明顯降低，表明PD-L1表達和GTF2i突變在腫瘤細胞中呈負相關，多因素分析顯示性別、年齡、吸煙、腫瘤大小和腫瘤分期與GTF2i的突變狀態無關[29]。在胸腺瘤中，GTF2i突變型和野生型表現出GTF2i蛋白的增加，但沒有伴隨mRNA表達的增加[30]。將L404H突變的GTF2i基因轉染到4株小鼠胸腺上皮細胞中，可增強細胞增殖能力和致瘤性，測序分析表明突變體GTF2i的表達改變了正常胸腺上皮細胞的轉錄組并引起部分致癌基因上調。GTF2i L424H敲除細胞在葡萄糖剝奪或DNA損傷下表現出細胞轉化、非整倍體和增加腫瘤生長和存活。GTF2i突變也增加了幾種糖酵解酶，COX-2的表達，并引起脂質代謝的改變。GTF2i突變引起的COX-2表達升高是胸腺上皮細胞在代謝應激和細胞轉化下存活所必需的[31]。

4 展望

近年來，靶向藥物已被證明對多種癌癥的治療產生巨大影響，并徹底改變了癌癥治療方案。然而，由于缺乏關于胸腺瘤基因突變的深入認識，目前還沒有相應的靶向藥物用于治療胸腺瘤。經驗性治療構成了目前可用的晚期胸腺瘤的治療策略，這些療法的結果大多不令人滿意。目前，在惡性程度較低的胸腺瘤中檢測到了GTF2i存在基因突變，因此，針對GTF2i深入研究，明確GTF2i突變發生的因素及在腫瘤發生中的作用，可為未來胸腺瘤的分子靶向治療提供參考依據。