環磷酸腺苷應答元件結合蛋白調控的轉錄共激活因子在腫瘤發生發展中作用的研究進展

王英杰 李群益 鐘明康 陳海飛 施孝金

（復旦大學附屬華山醫院藥劑科 上海 200040）

環磷酸腺苷應答元件結合蛋白（cyclic adenosine monophosphate response element binding protein, CREB）調控的轉錄共激活因子（CREB-regulated transcription coactivators, CRTCs）是一個新發現的細胞內信號整合子家族，能調控細胞的合成代謝。CRTC1最初被鑒別為黏液表皮樣癌（mucoepidermoid carcinoma, MEC）中的融合癌基因[1]，但隨后的基因組高通量篩選分析揭示，CRTC1/2/3是轉錄因子CREB的最有效共激活因子[2-3]。越來越多的研究表明，CRTCs參與調控細胞的生長、分化、增殖、存活、DNA損傷修復和凋亡相關信號通路[4]。由此，CRTCs的異常激活和細胞癌變之間的多重關聯被逐漸發現。目前已明確，活化的CRTCs與細胞獲得惡性表型的生物學能力之間存在著直接的關聯[4]。由于CRTCs的核定位和轉錄共激活能力具有環境依賴性[5-7]，故需進行更多的研究來確定它們在不同類型腫瘤中究竟是作為癌基因還是腫瘤抑制因子發揮作用。

1 MEC

MEC是最常見的涎腺腫瘤。復發性t（11; 19）易位產生的 CRTC1/MAML2（MECT1/MAML2）融合蛋白（C1/M2）占MEC主要驅動基因改變的50%以上[1]。這種易位會通過將Notch結合域替換為CRTC1的CREB結合域來破壞MAML2向Notch的信號轉導。雖然Notch在MEC發生發展中的作用還不清楚，但在非MEC腫瘤的融合基因中檢測到了相同的MAML2或MAML3的羧基末端外顯子，提示這些外顯子序列的主要功能是提供轉錄激活域并破壞Notch的信號轉導。以前認為CREB中S133的磷酸化對于CREB/CRTCs/CREB結合蛋白（CREB-binding protein, CBP）復合物的形成和CREB介導的轉錄是必需的，但最近一項結構-功能研究表明，在C1/M2的存在下，CBP能以一種獨立于S133磷酸化的方式與CREB結合[8]，與先前的研究結果[9-10]截然相反。C1/M2作為組成性活性CREB共激活因子發揮作用，與單獨強制表達CRTC1不同，其足以誘導指向新特性的轉化，包括前mRNAs剪接的異常調節和MYC靶基因的解除調節[8]。這種致癌特性是C1/M2缺乏剪接結構域及其能與MYC發生直接相互作用并通過C1/M2固有功能獲得的特性所表現出來的結果。除CREB和MYC外，C1/M2與活化蛋白-1的結合也會促進細胞癌變，并與癌變細胞的增殖、侵襲、遷移和轉移有關[4,8]。總之，由C1/M2上調的雙調蛋白、核受體亞家族4 A組成員（nuclear receptor subfamily 4 group A member, NR4A）2、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）10、NR4A3、長鏈非編碼RNA LINC00473等下游靶點是MEC生長和維持所必需的[4,11-12]。

隊列研究發現，C1/M2和C3/M2基因融合的發生率很高[13]。所以，C1/M2和C3/M2的狀態已逐漸成為MEC診斷的可靠指標。令人感興趣的是，低或中等級別MEC的易位率高于高級別MEC，易位陽性患者具有更好的疾病特異性生存率，而高級別MEC易位陰性腫瘤實際上可能更適合歸類為另一種腫瘤類型（如腺鱗癌）[14-15]。但是，也有研究提示，C1/M2和C3/M2基因融合的狀態與MEC的分級或患者生存率沒有相關性[13]，MEC的預后數據易受到許多額外體細胞突變事件如CDKN2A/p16或TP53缺失的影響[16]。因此，在將C1/M2和C3/M2基因融合用作MEC的預后生物標志物之前，應對MEC進行進一步的表征。

2 肺癌

肺癌是最常見的腫瘤類型之一。LKB1是腺苷酸活化的蛋白激酶（adenosine 5'-monophosphate-activated protein kinase, AMPK）的關鍵上游激活因子，而AMPK是一種在進化上高度保守的代謝傳感器，具有維持細胞穩態和能量平衡的作用。LKB1等位基因缺失的種系突變會導致家族性Peutz-Jeghers綜合征，該綜合征與多種自發性良性和惡性表型相關，包括生長性腺癌[17-19]。因此，LKB1也是非小細胞肺癌體細胞突變失活的最常見靶點之一，LKB1缺失（或有缺陷）的腫瘤細胞表現出CRTC1低磷酸化和CREB靶點的共轉錄激活異常。例如，CRTC1可誘導下游靶點如NR4A2、神經前體細胞表達的發育下調因子9、環氧化酶-2和LINC00473在LKB1缺失（或有缺陷）的非小細胞肺癌細胞中的表達，進而促進非小細胞肺癌細胞的增殖[20]。在正反饋環路機制中，LINC00473會促進CRTC1/CREB/NONO復合物的形成，上調CREB調節的靶基因的表達[21]。有研究通過生物信息學分析并與Broad研究所的Connectivity Map數據庫信息進行比對，發現53種肺癌細胞系中LKB1表達缺失的癌癥基因標簽，與這些基因標簽比對得分高的藥物都被認為是CRTC1激活劑[20]。值得注意的是，比對得分最高的17種化合物，如colforsin（一種水溶性forskolin類似物），都是已知的CRTCs激活劑，包括6種不同的β腎上腺素受體激動劑和6種不同的前列腺素E2類似物[20]。這些數據進一步表明，CRTCs的活化是肺癌細胞中LKB1表達缺失的基因轉錄的關鍵事件。

除CRTC1外，測序研究數據還表明，CRTC2也與肺癌有關[22-23]。CRTC2通過CREB和NONO的相互作用并與LINC00963（MetaLnc9）形成復合物，由此建立正反饋環路來促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。CRTC2還能調節c-Jun活性，誘導MMP2、MMP9、E-鈣黏蛋白、波形蛋白的表達，進而促進上皮細胞間充質轉化和腫瘤細胞的遷移、侵襲[22]。

3 食管癌

食管癌是一種常見的消化道腫瘤類型，包括食管鱗癌和食管腺癌。兩項大規模的基于單核苷酸多態性或其標記的全基因組相關研究發現，CRTC1是食管腺癌和Barrett食管的易感基因[24-25]。此外，在食管鱗癌中，LKB1表達缺失導致的組成性CRTC1活性會誘導LYPD3基因表達，從而促進腫瘤細胞的遷移和侵襲[26]。

4 血液系統腫瘤

CRTCs在不同的血液系統腫瘤中有時作為癌基因發揮作用，有時作為腫瘤抑制因子發揮作用。在由混合譜系白血病癌基因驅動的急性白血病中，糖原合成酶激酶-3會促進CRTCs、CREB及其CBP與同源結構域蛋白MEIS1的結合并形成一種轉錄復合物，進而促進Hox介導的白血病干細胞的轉錄和維持[27]。CRTCs的活性也可由miRNAs調控。例如，表觀遺傳沉默可導致急性髓細胞白血病中miR-22缺失，進而導致CRTC1表達減少、CREB信號通路活化和白血病進展[28]。

在T細胞淋巴瘤中，CRTC2與CREB及其CBP能協同促進DNA錯配修復基因的表達，故CRTC2的腫瘤抑制作用與基因突變率增加和微衛星不穩定性有關[29]。然而，盡管CRTC2在T細胞淋巴瘤中具有上述機制的腫瘤抑制作用，但Ⅰ型人類T細胞白血病病毒（human T-cell leukemia virus type 1, HTLV-1）蛋白Tax與CRTC2/CREB的相互作用卻會上調細胞周期蛋白D1的表達并促進HTLV-1相關的T細胞淋巴瘤的增殖[30]。先前已有研究證實，Tax可直接與CRTC1/2/3相互作用，形成一種復合物，激活HTLV-1轉錄[31-32]。因此，CRTC2在不同亞型T細胞淋巴瘤中發揮的作用具有環境依賴性。

5 其他腫瘤

目前，人們仍在不斷探究CRTCs在各種腫瘤中的作用。已有研究報告了CRTCs與結腸癌[5]、乳腺癌[33]和前列腺癌[6]的發生發展有關。在結腸癌中，環氧化酶-2/前列腺素E2信號通路能激活鈣調神經磷酸酶和蛋白激酶A，由此誘導CRTC1去磷酸化，進而誘導活化蛋白-1和CREB相互作用，上調NR4A2、環氧化酶-2、雙調蛋白和白介素-6的基因表達，提高結腸癌細胞存活、增殖和對化療抵抗的能力[5]。研究發現，乳腺脂肪基質細胞中CRTC2的活化會使肥胖和乳腺癌發生之間產生聯系[33]。用瘦素處理乳腺脂肪基質細胞能導致此類細胞中CRTC2低磷酸化和芳香化酶表達增加。此外，CRTC2還被確認是乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌中Ras/絲裂原活化的蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B和蛋白激酶A信號通路的靶點[6]。在這些腫瘤中，CRTC2會誘導乳腺癌耐藥蛋白基因表達并促進腫瘤對化療的耐藥性發展[6]。在前列腺癌中，CRTC2也與胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1, IGF-1）受體表達相關，且與前列腺癌細胞的增殖和侵襲相關。而二甲雙胍能使CRTCs信號通路失活，進而下調IGF-1受體的表達和降低IGF-1的敏感性[34]。

6 小結

CRTCs是一個新發現的信號整合子家族，通常通過對代謝應激的反應來恢復體內信號平衡。CRTCs在多種類型的腫瘤中表達異常，故可能成為腫瘤治療的靶點之一[35]。現有的證據表明，CRTCs在健康和疾病狀態下的活性受細胞類型和可能的外源性病毒感染的影響，其作用在不同類型細胞和組織中呈環境/組織特異性。此外，CRTCs在各種腫瘤中的作用也可能受到不同細胞系中共轉錄復合物結合位點的不同組裝和不同體細胞突變狀態的影響。然而，目前尚不清楚通常由上游負調節因子如AMPK、鹽誘導型激酶、絲裂原活化的蛋白激酶所靶向的體細胞突變是否亦會導致腫瘤中CRTCs的活性異常。還有，盡管CRTCs可結合并共同激活CREB，CRTCs在黑色素瘤[36]、肺癌[37]、急性髓細胞白血病[29,38]和膠質母細胞瘤[39]發生發展中所起的作用已得到明確，但其與其他轉錄共激活因子和/或相關轉錄因子bZIP的相互作用是否會影響CRTCs的生物學功能（癌基因或腫瘤抑制因子），尚待進一步研究的闡釋。