DNA解旋酶ERCC6L與惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系研究進展▲

鐘永瀧 黃肖悅

(1 廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院胸部外科、廣西醫(yī)學科學院,廣西南寧市 530021;2 廣西梧州市紅十字會醫(yī)院藥學部,廣西梧州市 543000)

【提要】 切除修復交叉互補組6樣蛋白(ERCC6L)是SNF2蛋白家族成員之一,也是一種新發(fā)現(xiàn)的DNA解旋酶,其主要功能是與有絲分裂調(diào)節(jié)激酶—Polo樣激酶1結(jié)合,參與重塑著絲粒染色質(zhì)和修復DNA損傷,并在胚胎發(fā)育、生長中發(fā)揮作用。近年來,研究表明ERCC6L在多種惡性腫瘤組織中異常表達,參與調(diào)控惡性腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移,可能與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。本文就ERCC6L與多種惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展關(guān)系的研究進展展開綜述。

切除修復交叉互補組6蛋白(excision repair cross-complementation group 6,ERCC6)在轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)切除修復中發(fā)揮重要作用[1]。研究表明,ERCC6亞家族來源于SNF2蛋白家族,而SNF2蛋白可介導染色體重塑的核小體滑動機制和核小體置換機制,廣泛參與基因的重組、修復、轉(zhuǎn)錄和RNA翻譯等過程[2],這提示ERCC6可能參與基因重塑等過程。切除修復交叉互補組6樣蛋白(excision repair cross-complementation group 6-like,ERCC6L)是ERCC6亞家族的成員之一,是一種新發(fā)現(xiàn)的DNA解旋酶[3],也被稱為Polo樣激酶1(Polo-like kinase 1,PLK1)相互作用檢查點“解旋酶”[4],可與有絲分裂調(diào)節(jié)激酶PLK1結(jié)合,參與識別DNA損傷和促進DNA修復過程[5-7]。正常情況下,ERCC6L會維持DNA復制、轉(zhuǎn)錄等過程的正常進行,ERCC6L表達異常則有可能會干擾DNA損傷修復和破壞基因表達穩(wěn)態(tài),從而影響細胞分裂和細胞周期,這一過程與多種惡性腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[8]。ERCC6L在乳腺癌、肝細胞癌、肺腺癌、腎細胞癌等多種惡性腫瘤中表達異常,其在多種惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用。本文就ERCC6L的生物學特征及其在常見惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用機制進行綜述,旨在為惡性腫瘤的分子機制研究提供新思路。

1 ERCC6L的生物學特征

人類ERCC6L基因位于染色體Xq13.1,長約34 371 bp,含3個外顯子,可編碼由1 250個氨基酸組成的蛋白質(zhì),相對分子質(zhì)量約為141 000。在人體內(nèi),ERCC6L mRNA在淋巴組織中表達量最高,其次是骨髓,并在腎上腺、心臟、唾液腺和胰腺等組織中呈低表達。哺乳動物的ERCC6L基因最早被發(fā)現(xiàn)于小鼠和梅花鹿,提示ERCC6L是一種與胚胎發(fā)育和動物生長相關(guān)的蛋白[4,9]。研究表明,PLK1可以介導細胞的分裂、增殖等生物學過程,被認為是惡性腫瘤的遺傳標志物[10-11]。而Baumann等[12]發(fā)現(xiàn),ERCC6L可與PLK1結(jié)合并發(fā)揮協(xié)同作用,參與著絲粒染色質(zhì)的重塑,與基因組穩(wěn)定性密切相關(guān)。此外,由于惡性腫瘤細胞具有過度復制和高度內(nèi)源性DNA損傷等特性。因此,推測ERCC6L在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中可能發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

2 ERCC6L與不同惡性腫瘤的關(guān)系

2.1 ERCC6L與乳腺癌 乳腺癌是全球女性最常見的惡性腫瘤,在女性惡性腫瘤相關(guān)死亡原因中位居第一,發(fā)病有年輕化趨勢[13]。為探究新的乳腺癌治療靶點,Pu等[14]通過分析來自癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas,TCGA)數(shù)據(jù)庫的4 987個惡性腫瘤轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)ERCC6L在乳腺癌中表達上調(diào),且與乳腺癌患者的生存時間顯著相關(guān);其還通過體外細胞實驗發(fā)現(xiàn),沉默乳腺癌細胞(MCF-7細胞和 MDA-MB-231細胞)的ERCC6L表達可以抑制細胞增殖,可能的作用機制是抑制ERCC6L表達可以干擾Ras相關(guān)蛋白Rab-31(Ras-related protein Rab-31,RAB31)-絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)-細胞周期依賴性激酶(cyclin dependent kinase 2,CDK2)信號通路,使細胞周期阻滯于G0/G1期。Liu等[15]分析來自TCGA數(shù)據(jù)庫的106例乳腺癌組織樣本和106例正常乳腺組織樣本,發(fā)現(xiàn)相對于正常乳腺組織樣本,ERCC6L在 91.51% (97/106) 的乳腺癌組織樣本中表達上調(diào),在7.55%(8/106)的乳腺癌組織樣本中表達無差異, 在0.94% (1/106) 的乳腺癌組織樣本中表達下調(diào)。此外,Huang等[16]發(fā)現(xiàn),抑制ERCC6L表達具有提高高危三陰性乳腺癌患者臨床治療效果的作用。以上研究結(jié)果表明,ERCC6L在乳腺癌組織中呈高表達,且可能是通過參與染色質(zhì)重塑來介導RAB31-MAPK-CDK2信號通路來促進乳腺癌發(fā)生、發(fā)展,主要是影響乳腺癌細胞的生長增殖和細胞周期,推測ERCC6L有可能成為治療乳腺癌的新靶點。

2.2 ERCC6L與肝細胞癌 肝細胞癌約占原發(fā)性肝癌的80%,是全球惡性腫瘤相關(guān)死亡的主要原因之一,在國內(nèi)大多數(shù)患者確診時病情已經(jīng)處于中晚期,治療后的中位生存時間僅為23個月[17]。目前,手術(shù)切除腫瘤是臨床上治療肝細胞癌的主要方式,但中晚期肝細胞癌患者常存在腫瘤累及范圍廣、并發(fā)癥多和肝功能受損等情況,故手術(shù)治療效果欠理想,甚至一些患者確診時已失去手術(shù)機會,因此尋找早期診斷生物標志物具有十分重要的意義[18]。有學者基于 TCGA數(shù)據(jù)庫及一系列生物信息學分析發(fā)現(xiàn),啟動子CpG島周圍的DNA甲基化水平可調(diào)節(jié)基因表達,并參與肝細胞癌進展[19]。Matsushita等[20]對來源于TCGA數(shù)據(jù)庫的371例肝細胞癌組織樣本與41例非腫瘤組織樣本的基因數(shù)據(jù)進行分析和比較,發(fā)現(xiàn)ERCC6L受啟動子 CpG島的DNA甲基化調(diào)控,其表達水平與肝細胞癌患者的不良預后相關(guān),并認為ERCC6L可作為評估肝細胞癌患者預后的候選基因之一。Chen等[21]檢測了90例肝細胞癌患者的癌組織及癌旁正常肝臟組織中ERCC6L的表達水平,發(fā)現(xiàn)ERCC6L在肝細胞癌組織中表達上調(diào),且在不同性別、腫塊性質(zhì)(是否為包裹性)和病理分期患者之間的肝細胞癌組織ERCC6L表達均有明顯差異,并且ERCC6L低表達患者的總生存率高于ERCC6L高表達患者;沉默ERCC6L的表達可以抑制肝癌細胞(SMMC-7721細胞和HuH-7細胞)的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移,以及體內(nèi)腫瘤的生長,使細胞周期停滯在G0/G1期,并促進細胞凋亡。Yu等[22]利用人類蛋白質(zhì)圖譜和TCGA數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行分析,發(fā)現(xiàn)ERCC6L在肝細胞癌組織中表達上調(diào),ERCC6L表達異常上調(diào)與肝細胞癌患者甲胎蛋白水平升高、血管浸潤、組織學分級和TNM分期相關(guān),且ERCC6L高表達肝細胞癌患者的總生存期和無復發(fā)生存期均較短,ERCC6L高表達是導致肝細胞癌患者不良預后的獨立危險因素。此外,Yu等[22]發(fā)現(xiàn),在肝細胞癌中與ERCC6L表達失調(diào)相關(guān)的生物學途徑包括 DNA 復制、細胞周期和 p53 途徑等,推測ERCC6L過表達與肝細胞癌患者不良預后相關(guān)可能涉及多種途徑。Zhang等[23]發(fā)現(xiàn),相比于癌旁正常肝臟組織,ERCC6L在肝細胞癌組織中表達上調(diào);沉默ERCC6L表達可以抑制肝細胞癌細胞的增殖并促進其凋亡,而過表達ERCC6L則促進肝細胞癌細胞增殖及抑制細胞凋亡,ERCC6L通過激活p53信號通路來調(diào)控腫瘤細胞周期,從而實現(xiàn)對肝細胞癌細胞增殖及凋亡的調(diào)控。綜上,ERCC6L在肝細胞癌中過表達,與肝細胞癌患者的預后有一定關(guān)系,具有成為肝細胞癌患者預后評估標志物及治療靶點的潛力。但目前ERCC6L調(diào)控肝細胞癌的具體機制尚未不明確,未來還需更深入的研究以探討。

2.3 ERCC6L與腎細胞癌 2020年,全球共有約431 000例新發(fā)腎細胞癌病例,約占成人總新發(fā)惡性腫瘤病例的2.2%,約有18萬腎細胞癌患者死亡[13]。常見的腎細胞癌包括透明腎細胞癌、乳頭狀腎細胞癌及嫌色腎細胞癌。隨著CT和MRI的廣泛使用,許多腎細胞癌患者在疾病早期時即可被確診。研究發(fā)現(xiàn),早期未浸潤腎細胞癌患者的5年生存率高達93%[24],然而一旦病情發(fā)展至Ⅳ期,腎細胞癌患者5年生存率低于10%[25]。因此,提高腎細胞癌患者早期的確診率,對于及時治療和改善預后具有重要意義。Pu等[14]基于TCGA數(shù)據(jù)庫分析后發(fā)現(xiàn), ERCC6L高表達可導致腎透明細胞癌患者的生存率降低,下調(diào)ERCC6L在腎透明細胞癌細胞(786-O細胞)中的表達,可有效抑制細胞增殖,使細胞停滯于G0/G1期。此外,Yin等[26]通過加權(quán)基因共表達網(wǎng)絡分析篩選出與嫌色腎細胞癌進展及患者預后相關(guān)的核心標志物,最終篩選出3個候選核心標志物,分別是SKA1、ERCC6L、GTSE-1,其中ERCC6L與嫌色腎細胞癌患者的總生存率顯著相關(guān)。Zhang等[27-28]發(fā)現(xiàn),與癌旁組織相比,腎細胞癌組織中ERCC6L的mRNA表達上調(diào),且腎細胞癌組織的ERCC6L染色評分與Fuhrman分級呈正相關(guān);其在體外細胞實驗中發(fā)現(xiàn),沉默ERCC6L的表達可有效抑制腎細胞癌細胞(786-O細胞和Caki-1細胞)增殖并誘導細胞凋亡,并認為可能的作用機制是沉默ERCC6L可抑制MAPK信號通路;其進一步通過裸鼠體內(nèi)成瘤實驗發(fā)現(xiàn),沉默ERCC6L表達的腎細胞癌細胞在免疫缺陷小鼠體內(nèi)的生長明顯慢于親本細胞。以上研究結(jié)果表明,ERCC6L在腎細胞癌組織中呈高表達,沉默ERCC6L可抑制腎細胞癌細胞增殖,并可誘導細胞周期停滯和細胞凋亡。這或為進一步了解腎細胞癌的發(fā)病機制提供新思路,也可為臨床早期識別腎細胞癌提供新型的標志物。

2.4 ERCC6L與非小細胞肺癌 肺癌是惡性腫瘤相關(guān)死亡的主要原因之一,按病理類型其可分為小細胞肺癌和非小細胞肺癌。肺腺癌是非小細胞肺癌最常見的病理類型,約占所有原發(fā)性肺癌病例的40%[29]。隨著影像學檢查的普及,部分肺腺癌患者在疾病早期時即可被診斷,但由于肺腺癌早期缺乏特異性體征和癥狀,大多數(shù)肺腺癌患者就診時病情已處于晚期[30]。因此,如何在早期識別肺腺癌以使患者早期即接受治療,是臨床醫(yī)生面臨的難題。Hou等[31]發(fā)現(xiàn),ERCC6L mRNA和蛋白在肺腺癌和肺鱗癌患者中表達上調(diào),并且與肺腺癌患者的不良結(jié)局密切相關(guān)。Huang等[32]基于TCGA數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn),ERCC6L表達水平與肺腺癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況、臨床分期和生存率密切相關(guān),ERCC6L過表達可導致肺腺癌患者總生存期、無進展間隔期縮短;其在體外細胞實驗中發(fā)現(xiàn),沉默ERCC6L表達可顯著抑制肺腺癌細胞(PC9細胞、A549細胞)的增殖、遷移和侵襲能力,ERCC6L可能通過Wnt/β-連環(huán)蛋白和Wnt/NOTCH受體3信號通路共同調(diào)控上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化,來促進肺腺癌的發(fā)生、發(fā)展;其在裸鼠異位成瘤實驗中發(fā)現(xiàn),沉默ERCC6L表達的肺腺癌PC9細胞在裸鼠體內(nèi)生長速度和成瘤體積小于對照組PC9細胞,進一步說明抑制ERCC6L表達可以抑制肺腺癌的生長。林鳳蓮[33]發(fā)現(xiàn),抑制ERCC6L在肺腺癌A549細胞中的表達可導致細胞DNA雙鏈斷裂修復能力受到抑制,使肺腺癌細胞的放射敏感性增加;其還發(fā)現(xiàn),ERCC6L表達水平下降可導致與MAPK和Smad信號通路相關(guān)的磷酸化蛋白表達水平下降,由此推測ERCC6L可能是通過影響MAPK和Smad信號通路來調(diào)控肺腺癌的進展。以上研究結(jié)果表明,ERCC6L在肺腺癌中表達上調(diào),并與肺腺癌患者不良預后密切相關(guān),其有可能成為肺癌早期診斷、療效評估和預后評估的重要分子標志物。

2.5 ERCC6L與其他腫瘤 除了上述常見的惡性腫瘤,ERCC6L還與其他多種惡性腫瘤的進展密切相關(guān)。Zhou等[34]基于TCGA數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn),ERCC6L是調(diào)控結(jié)直腸癌進展的重要因子。Xie等[35]發(fā)現(xiàn)ERCC6L在結(jié)直腸癌組織中高表達,且表達水平與腫瘤大小相關(guān),而沉默ERCC6L的表達可抑制結(jié)直腸癌細胞增殖、侵襲能力。Chen等[36]發(fā)現(xiàn),相比于癌旁正常組織,ERCC6L在胃癌組織中表達上調(diào),其表達水平與胃癌患者的腫瘤大小、臨床分期和預后有關(guān);過表達的ERCC6L可通過激活核因子κB信號通路來調(diào)控胃癌細胞的惡性生物學行為,從而促進胃癌細胞的生長、增殖、遷移和侵襲。此外,基于TCGA數(shù)據(jù)庫的生物信息學研究結(jié)果顯示,ERCC6L與神經(jīng)母細胞瘤患者的預后相關(guān)[37]。雖然目前大量的研究提示ERCC6L在惡性腫瘤中異常表達,但其在惡性腫瘤進展中的具體機制還需要進一步研究加以闡明。

3 小 結(jié)

近年來,關(guān)于ERCC6L在惡性腫瘤中的作用備受關(guān)注。目前,雖然取得了一些創(chuàng)新性的研究成果,但將其應用于臨床仍有許多難題亟待解決。例如,ERCC6L與惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)研究數(shù)量不足,相關(guān)結(jié)果的可靠性有待深入研究以進一步確定;ERCC6L發(fā)揮作用的具體分子機制尚不明確,未來還需要開展更多、更深入的研究,從而為ERCC6L成為極具潛力的腫瘤預后標志物提供可靠的理論和數(shù)據(jù)支持。