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SCLC表观遗传基因

  • 小矮马
    2021/10/10
    小矮马
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生物制药

  • SCLC表观遗传基因

    SCLC中重要的表观遗传沉默基因包括神经分化因子1Neuronal differentintion1,NEUROD1)、神经元限制性沉默转录因子(repressor element-1 silencing transcription factor, REST)、转录因子2、维甲酸受体和抗凋亡蛋白B淋巴细胞瘤-2B-cell lymphoma-2, Bcl-2),以及许多位于3p染色体上的基因,包括RAS相关区域家族1A基因(Ras association domain family 1A gene, RASSF1A)EZH2[21]。神经母细胞特异性转移因子1(Achaete-scute Homolog 1,ASCL1)MYC、人类核因子I/B (human nuclear factor I/B, NFIB)Bcl-2在超级增强子区域富集,MYCsNFIB占据癌基因的调控区域并招募组蛋白修饰因子如组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1(lysine specific demethylase 1, LSD1)来增强其转录。由抑癌基因调控区域的抑癌复合物多梳抑制复合物2(polycomb repressive complex 2, PRC2)导致的基因表达变化促使癌症进展,而混合系白血病蛋白1/2、混合系白血病蛋白3/4(mixed linesage leukemia 1/2mixed linesage leukemia 3/4, MLL1/2MLL3/4)-组蛋白H3赖氨酸27(histone 3 lysine 27, H3K27)去甲基酶UTX(ubiquitously transcribed tetratricopeptide repeat on chromosome X, UTX)复合物(MLL3/4-UTX去甲基化酶复合物)和组蛋白乙酰转移酶CREBBP [cAMP response element-bin-ding (CREB)binding protein, CREBBP]/EP300(E1A associated p300, EP300)的失活进一步促进了这一过程[22]。由此可见,各种基因间的调节促成了SCLC表观遗传改变,研究基因间的相互作用对阐明表观遗传机制至关重要。这里重点介绍以下几个基因。

    1 CREBBP

    CREBBP是一种组蛋白乙酰转移酶,编码CREB结合蛋白(CBP),在组蛋白乙酰化、染色质稳定性和转录激活中具有重要作用[23]CREBBPSCLC的抑癌基因,可乙酰化多个组蛋白残基,包括组蛋白H3赖氨酸27(H3K27)——转录增强子激活的关键位点。它促进H3K27乙酰化,正向调节CDH1E-cadherin等细胞粘附基因的表达,其失活使E-cadherin表达下调并促进上皮间充质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)从而促使SCLC生长[24]2-8。但此过程可被HDACI逆转,使用HDACI pracinostat后,乙酰化的H3K27(H3K27Ac)E-cadherin表达水平增加,抑制SCLC侵袭转移[25]CREBBP突变型的SCLC细胞系比CREBBP野生型的细胞系对HDACI治疗更敏感[26]。此外,EP300基因突变在SCLC中也较为常见,它亦可增强特异组蛋白残基H3K27乙酰化水平从而促进转录。CREBBPEP300之间的合成致死性可能导致CREBBP失活的SCLCEP300的药理抑制作用具有特异敏感性[24]10,二者的作用机制仍需深入研究。

    2 NFIB

    NFIB是核因子I(NFI)转录因子家族的成员,与基因组中的启动子、增强子和抑制子区域结合,在发育过程中调节几乎所有组织的大多数基因并维持染色质的开放状态及肿瘤细胞稳态[22]10NFIBSCLC中高表达[27]并能促进SCLC细胞系侵袭、扩散和克隆性生长[28]NFIB的靶基因可通过协同作用改变细胞的黏附和运动促使转移发生[22]10。肺上皮细胞分化和肺形态发生的主要调节因子甲状腺转录因子-1(Thyroid transcription factor-1 ,TTF-1)SCLC中表达上调。近期研究表明,NFIB作为TTF-1的转录靶点与ASCL1TTF-1共同构成ASCL1/TTF-1/NFIB调节轴调控SCLC的基因转录[29],其在肿瘤发生和转移中的作用机制可能为治疗提供新靶点。

    3 EZH2

    EZH2作为组蛋白甲基转移酶诱导组蛋白H3赖氨酸27三甲基化(H3K27me3),抑制基因转录,它参与形成PRC2,在SCLC中高表达可调控细胞凋亡和细胞周期及多种信号通路加速SCLC发生发展[30]3708Murai[31]证明EZH2通过抑制TGF-β-Smad-ASCL1途径促进SCLC进展。EZH2lncRNA TUG1结合可以调控LIM-激酶2的剪接变异体(LIMK2b)表达水平从而诱导SCLC的生长和化疗耐药[32]EZH2表达水平与SCLC对顺铂的耐药性正相关[33],但与SCLC的临床病理特征及术后生存期无明显相关性[30]3707Schlafen家族人源性成员11(schlafen family member 11, SLFN11)与各种癌症对DNA损伤药物的敏感性有关,在SCLC中表达下调。有研究发现EZH2作为SLFN11的上游基因可抑制其表达,在使用EZH2抑制剂后SLFN11表达上调。这提示标准化疗联合EZH2抑制剂可能会降低SCLC的化疗耐药性[34]EZH2已成为与表观遗传相关的关键治疗靶点。

    4 RASSF1A

    RASSF1A作为一种抑癌基因,是甲基化程度最高的基因之一,它的阴性表达与启动子区高甲基化及染色体缺失有关。RASSF1ASCLC中的甲基化水平明显高于NSCLC[35],它的失活是SCLC发生发展的关键步骤,对SCLC早期检测和预后具有重要意义。

    5 ASCL1NEUROD1

    ASCL1NEUROD1是碱性螺旋--螺旋(BHLH)转录因子,二者对于神经内分泌细胞及组织的分化十分重要。根据ASCL1NEUROD1的表达水平,SCLC细胞系分为SCLC-A型(经典型)和SCLC-N型(变异型)。ASCL1在经典型SCLC和具有神经内分泌特征的NSCLC中高表达,参与SCLC发生发展[36]。研究显示,经典型SCLC细胞系的ASCL1mRNA表达水平很高,其特征是生长不贴壁,MYCL扩增,以及神经内分泌标志物如DOPA脱羧酶和胃泌素释放肽的表达。NEUROD1在各种神经元系统的发育和成熟以及远端肺和神经内分泌肺形态的形成中起重要作用,它在变异型SCLC中表达,细胞表现为生长迅速,MYC扩增,神经内分泌标志物丰度低。此外,NEUROD1ED-SCLC(广泛期SCLC)中高表达,并促进SCLC细胞迁移。由此可见,在表达ASCL1NEUROD1SCLC细胞系中,ASCL1NEUROD1是细胞存活生长的关键基因[37]97

    ASCL1NEUROD1结合不同的基因组位点,调控不同的基因。ASCL1靶基因包括MYCL1RETSOX2NFIB以及包括δ样蛋白-3Delta-like protein 3,DLL3)在内的Notch通路的多个基因,而NEUROD1靶基因为MYC[38]。由于二者在SCLC中的靶基因差异很大,这些基因的差异表达可导致SCLC的异质性[37] 97SOX2SCLC的癌基因,在经典型SCLC中,ASCL1可激活SOX2并与 SOX2协同调节SCLCNE分化或EMT标志物[如无翅型MMTV 整合位点家族成员11wingless-type MMTV integration site family member 11,WNT11]的表达[39]DLL3Notch抑制性配体,参与肺神经内分泌细胞的发育。它是ASCL1的下游靶点,受ASCL1正向调控。ASCL1通过诱导DLL3调控Notch通路参与SCLC发生。针对DLL3的药物--罗伐匹珠单抗(Rova-T)已用于治疗SCLC[40]。多巴胺和cAMP调节的磷酸化蛋白MR 32000(DARPP-32)及其N端截短的剪接变异体(t-DARPP)可增强SCLC细胞系抗凋亡能力。ASCL1激活DARPP-32启动子,使 DARPP-32t-DARPP蛋白高表达,从而促进SCLC细胞系生长[41]NEUROD1表达与MYC扩增有关,MYC高的肿瘤对Aurora激酶抑制剂更敏感[37]101。生长抑素受体2SSTR2)在细胞周期、血管生成等方面具有重要作用,它在SCLC中高表达,与肿瘤进展及预后有关。在SCLC细胞系及原发性SCLC中,NEUROD1SSTR2的表达呈正相关并有很强的相关性,但二者之间的关联仍需进一步研究[42]。综上所述,ASCL1NEUROD1SCLC细胞系的生长、存活、迁移等方面具有重要作用,并与肿瘤进展及预后相关,二者及其靶基因也成为SCLC治疗的研究靶点。

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