SMYD2在恶性肿瘤中的研究进展

杨楠 王棹 张玉 综述 张云艳 审校

蛋白质甲基化作为一种对蛋白质的调节方式，在许多细胞活动中起关键的调节作用，例如染色质重塑和基因表达。赖氨酸甲基转移酶2(Lysine methyltransferase 2，SMYD2)是一类特殊的赖氨酸甲基转移酶(SMYD)，包含SET结构域和MYND结构域，其中，SET结构域又被MYND结构域分隔为两个部分[1]。SMYD2是SMYD家族的一员，它可以使组蛋白甲基化，也可以使非组蛋白甲基化，例如p53、视网膜母细胞瘤肿瘤抑制因子(Retinoblastoma，Rb)和热休克蛋白90(Heat-shock protein 90，HSP90)[2]。通过对组蛋白和其他蛋白的甲基化作用，SMYD2在机体的生理病理过程中发挥重要的调控作用[3]。近年来，许多研究发现SMYD2的高表达与多种肿瘤的发生发展密切相关，本文就近年来SMYD2在肿瘤中的研究进展做一简要综述。

1 SMYD2的分子结构

Brown等[4]最早确定了SMYD2的基因位点为1q32.3，同时发现SMYD2在心脏、大脑、肝脏、肾脏、胸腺和卵巢组织中高表达。SMYD2分子由五个结构域构成，包括S序列(S-sequence)、MYND域、SET-I域(Insertion SET domain)、SET后结构域(Post-SET domain)和TPR域(Tetratrico-peptide repeat domain)[5]。SET域负责靶蛋白上赖氨酸残基的甲基化，S序列对SMYD2发挥最佳的酶活性起关键作用[2]，MYND域是一个介导蛋白质间相互作用的锌指结构[5]，CTD域(TPR域)使得SMYD2在决定p53底物的特异性方面起重要作用[3]。另外，SMYD2具有双叶结构，这种结构的开闭运动可以调节底物的特异性[6]。

2 SMYD2的甲基化作用

2.1 SMYD2甲基化组蛋白

组蛋白3(Histone3，H3)包含大多数已知的组蛋白甲基转移酶的靶向赖氨酸，因此它可作为调控表观遗传的通道[4]。研究表明[7-8]，组蛋白H3K9、H3K27上的赖氨酸甲基化对应于基因沉默，而H3K4、H3K36和H3K79的甲基化与基因转录活跃相关。Brown等[4]首先确定了SMYD2对H3K36具有甲基化作用，其后Abu-Farha等[9]发现SMYD2对H3K4也具有甲基化作用，这些甲基化作用可能使基因转录变得活跃，从而影响细胞的一系列活动。

2.2 SMYD2甲基化非组蛋白

相关研究表明[10]，SMYD2对p53的甲基化可抑制p53的活性，当p53的活性被抑制后，p53作为抑癌基因的作用就会被削弱，从而导致肿瘤的演变和发展[2]。另外，Saddic等[11]研究证明SMYD2可以使Rb甲基化，这种甲基化作用受细胞生长、细胞分化以及DNA损伤的调节。HSP90是一种可以稳定和活化200余种蛋白质的分子伴侣，Obermann等[12]发现SMYD2能够甲基化HSP90，通过调节伴侣复合物的形成促进肿瘤细胞增殖，这可能在肿瘤发生发展过程中发挥关键作用。

3 SMYD2与肿瘤

3.1 SMYD2与卵巢癌

据全球数据统计，卵巢癌的发病率和死亡率位列女性癌症的第八位[13]。卵巢癌的病理类型繁多，透明细胞癌(Clear cell ovarian carcinomas，CCC)是卵巢上皮性肿瘤的一种，Enggvist等[14]通过研究认为SMYD2可作为CCC的相关生物标志物，因其主要在卵巢肿瘤细胞的细胞质和细胞核中高表达。进一步研究得出SMYD2高表达与CCC的总生存期(Overall survival，OS)和疾病特异性生存期(Disease-specific survival，DSS)降低显著相关。Kojima等[15]通过对临床CCC标本检查发现，与正常卵巢组织相比，SMYD2在CCC中呈高表达状态(P=0.023)，而且SMYD2可以促进卵巢癌细胞的增殖。当使用SMYD2抑制剂LLY-507处理肿瘤细胞后，可抑制CCC的细胞活力，另外该研究还发现，抑制SMYD2表达可诱导CCC细胞发生凋亡，探究其机制，可能是因为敲除SMYD2后使卵巢癌细胞停留在前G1细胞周期，进而引起癌细胞的凋亡。Kukita等[16]通过研究发现，与正常卵巢组织相比，SMYD2在高级别浆液性卵巢癌(High-grade serous ovarian carcinomas，HGSOC)临床组织中呈高表达(P=0.005)，当用siRNA敲低SMYD2后可诱导PARP的裂解，从而导致HGSOC细胞凋亡。当应用LLY-507后，会抑制HGSOC细胞的增殖，而且用LLY-507联合奥拉帕尼治疗卵巢癌会产生累积效应，其中奥拉帕尼是PARP抑制剂的一种，可用于BRCA1/2突变的HGSOC。这些研究表明SMYD2抑制剂可以单独使用或与PARP抑制剂联合治疗HGSOC患者。如上所述，SMYD2可能成为卵巢癌的治疗靶点，降低SMYD2的高表达可能成为治疗卵巢癌的方向，进一步研发其抑制剂或敲除SMYD2基因有望成为卵巢癌治疗的分子靶向方法，但是仍需要大量的临床研究来验证这一设想。

3.2 SMYD2与乳腺癌

乳腺癌是女性常见的肿瘤之一，并且位列全球女性癌症死亡率的第一位[13]。在Song等[17]的研究中，将ONCOMINE数据库的乳腺癌组织与正常乳腺组织中的五种SMYD蛋白酶的转录水平进行比较，发现浸润性导管癌和浸润性小叶乳腺癌组织中的SMYD2呈高表达，进而研究发现，MYD2的低表达水平与乳腺癌患者更长的无复发生存期(Relapse-free survival，RFS)有关(P<0.05)。髓样乳腺癌是乳腺癌的一种亚型，具有较高的转移率和死亡率。Liu等[18]对约50例乳腺癌组织中含有的组蛋白赖氨酸甲基转移酶(Histone lysine methyltransferase，HMTs)进行分析，结果显示SMYD2的高表达与髓样乳腺癌患者的低生存率显著相关(P<0.001)。三阴性乳腺癌(Triple-negative breast cancer，TNBC)是一种常见且具有侵袭性的乳腺癌亚型，其缺乏雌激素受体、孕激素受体和人表皮生长因子受体2的表达，与其他类型的乳腺癌相比，TNBC预后不良且生存率较低。Li等[19]研究发现，SMYD2几乎在所有的乳腺癌亚型中呈高表达，在TNBC中，SMYD2通过调节STAT3和NF-κB的p65的甲基化和磷酸化，来促进TNBC细胞的增殖，并且增加TNBC细胞的存活机会，进一步探究其机制发现，STAT3有助于SMYD2介导的NF-κB激活，NF-κB也有助于SMYD2介导的STAT3激活。TNBC细胞中可能存在两个正反馈回路：SMYD2-IL-6-STAT3-SMYD2和SMYD2-TNFα-NF-κB-SMYD2，这两个回路可能导致SMYD2高表达促进TNBC细胞的增殖。另外，该研究通过裸鼠体内实验发现，当用SMYD2抑制剂AZ505抑制SMYD2表达时可减少裸鼠乳腺癌细胞的增殖，探究其机制可能是因为AZ505阻碍癌细胞进入S期细胞周期，从而引起癌细胞的凋亡，提示SMYD2抑制剂可能调节TNBC的肿瘤进展。以上研究表明，调节SMYD2的表达水平可能为乳腺癌患者提供新的治疗手段，但需要进一步探求SMYD2在乳腺癌中发挥作用的关键环节，通过对关键环节的调控来降低SMYD2的表达。同时也表明，SMYD2可能是诊断乳腺癌的潜在生物标志物，尤其是对TNBC的早期诊断可能会发挥重要作用，这将为乳腺癌的诊治提供新的思路。

3.3 SMYD2与结肠癌

结直肠癌在全球癌症数据统计中，发病率位列第三位，死亡率位列第二位[13]。Lai等[20]发现，与正常结肠组织相比，SMYD2在结肠癌组织中呈高表达，并发现SMYD2表达与临床病理特征具有相关性，包括血管浸润(P=0.007)、TNM分期(P=0.016)和淋巴结转移(P=0.011)。进一步研究发现，SMYD2可能通过ERBB2/FUT4信号传导途径发挥作用，SMYD2高表达促进ERBB2的活化和FUT4的高表达，从而调节肿瘤细胞的增殖并使肿瘤细胞具有侵袭性。在Meng等[21]的研究中发现，与正常结肠组织相比，SMYD2在结肠癌组织中呈高表达。研究其作用机制发现，APC2可能是SMYD2的新作用靶点，SMYD2可能通过甲基化APC2的启动子，也可能通过在结直肠癌细胞中募集DNMT1来抑制APC2的表达，从而激活Wnt/β-catenin途径并诱导结肠组织发生上皮间质转化(Epithelial to mesenchymal transition，EMT)，进而使肿瘤细胞具有侵袭性和转移性。奥沙利铂是治疗结肠癌的一种常用化疗药物。Ren等[22]发现，在接受奥沙利铂治疗的患者中，SMYD2高表达的患者预后较差，进一步实验发现，SMYD2可能通过上调结直肠癌的MEK/ERK/AP-1信号通路来诱导结直肠癌细胞产生对奥沙利铂的耐药性。以上研究表明，SMYD2可能参与结肠癌的进展，并且可能是影响结肠癌患者治疗效果的重要因素。检测结肠癌患者SMYD2的表达水平可能会为治疗结肠癌提供更好的临床策略，通过阻遏SMYD2高表达和使用其抑制剂联合化疗治疗可能会使结肠癌患者生存受益。

3.4 SMYD2与肾细胞癌

肾细胞癌是男性泌尿系统常见的肿瘤之一。Pires-Luis等[23]研究发现，与正常肾组织相比，肾细胞癌中SMYD2呈更高的表达水平，进一步比较了三种肾恶性肿瘤(肾细胞癌、肾乳头状细胞癌、肾嫌色细胞癌)和一种肾良性肿瘤(肾上皮细胞瘤)中SMYD2的表达水平，结果显示肾嫌色细胞癌中SMYD2表达水平最高，且明显高于肾上皮细胞瘤，提示SMYD2表达水平或许可以用来区分肾恶性肿瘤和肾良性肿瘤。Yan等[24]研究发现，与正常肾组织及癌旁组织相比，SMYD2在肾细胞癌中呈高表达(P<0.0001)，分析得出SMYD2高表达与高TNM分期(P=0.007)、高肿瘤转移率(P=0.009)、较差的OS(P=0.0014)以及无病生存期(DFS)(P=0.0279)显著相关。当用SMYD2的抑制剂AZ505降低SMYD2表达时，肿瘤细胞中EMT相关蛋白的表达水平降低，肿瘤细胞的增殖受到抑制。该研究还发现，在肾细胞癌中SMYD2的表达可以调节miR-125b的表达，miR-125b可通过促进肾细胞癌肿瘤细胞的迁移和侵袭发挥致癌基因的作用，敲低SMYD2可使miR-125b的表达水平降低，从而降低肿瘤细胞的迁移性和侵袭性。进一步通过体内外实验发现，SMYD2抑制剂可以和抗肾细胞癌药物产生协同作用。目前的研究表明，SMYD2在肾细胞癌的发生发展中起着重要作用，SMYD2高表达会促进肾细胞癌细胞增殖，通过对其表达水平的检测可能有助于评估患者的病情及预后，SMYD2高表达的患者病情可能更重，转移的可能性更高，及早下调SMYD2表达可能成为治疗肾细胞癌的方案。

3.5 SMYD2与白血病

白血病种类繁多，关于SMYD2与白血病的研究近年来也逐渐增多。Brown等[25]发现SMYD2在慢性淋巴细胞白血病(Chronic lymphocytic leukemia，CLL)、急性淋巴细胞白血病(Acute lymphoblastic leukemia，ALL)、慢性髓细胞性白血病(Chronic myeloid leukemia，CML)中呈高表达。CLL是西方国家成年人中最常见的白血病[13]。Oliveira-Santos等[26]分析CLL样本中SMYD2的基因表达谱发现，与正常B细胞样本相比，SMYD2在CLL患者中呈高表达(P<0.0001)。ALL是儿童常见的白血病。Sakamoto等[27]将SMYD2在小儿ALL样本和非肿瘤性骨髓样本中的表达水平进行比较发现，SMYD2在ALL中呈高表达(P=0.000428)，对ALL患者进行化学治疗发现，与化疗前相比，SMYD2的表达有所降低，且发现SMYD2高表达与ALL患者预后不良显著相关，SMYD2高表达导致更低的3年总生存率(47.9%vs.79.3%，P=0.013)。急性髓细胞性白血病(Acute myeloid leukemia，AML)是以患者骨髓中恶性原始细胞的数量积累为特征的一组异质性血液恶性肿瘤。Zipin-Roitman等[28]进行研究发现，SMYD2下调可以通过p53非依赖性机制抑制AML细胞的生长。当敲除SMYD2时则会使AML细胞处于静止状态。同时发现，SMYD2敲低可赋予人类AML细胞对多种DNA损伤剂的相对抗性，而SMYD2高表达则会增加患者对化学治疗的敏感性，并且与患者治疗后较好的预后相关。进一步研究发现，下调SMYD2表达可导致相关甲基转移酶SET7/9的上调，用(R)-PFI2抑制剂对SET7/9进行靶向处理可优先抑制SMYD2表达水平低的AML细胞生长，SMYD2可能与SET7/9之间存在代偿作用关系。如上所述，检测SMYD2的表达水平可能为白血病的诊治带来新的方向，在多种不同类型的白血病中SMYD2都有作为肿瘤标志物的潜力，同时SMYD2的表达水平与肿瘤细胞的生长状态相关，通过降低其表达可能会延缓肿瘤生长，而SMYD2高表达的患者化学治疗的效果较好，表明SMYD2有望成为治疗白血病的新作用靶点，也可能与其他靶向药物联合应用，有助于创造新的肿瘤靶向药物。

3.6 SMYD2与其他肿瘤

宫颈癌是常见的妇科恶性肿瘤之一，Sun等[29]发现，与正常宫颈组织相比，SMYD2在宫颈癌组织中高表达，并发现SMYD2高表达组比低表达组的OS低(P<0.05)，同时发现SMYD2在宫颈癌患者中的表达与FIGO分期和肿瘤大小有关，SMYD2高表达可能会导致患者较差的OS。另外，当抑制SMYD2表达后，细胞增殖标志物Ki-67和PCNA的表达显著下调，宫颈癌细胞的增殖明显降低。以上研究表明，SMYD2高表达可能与宫颈癌细胞增殖相关，但其机制仍需进一步研究。SMYD2抑制剂有望与宫颈癌的放化疗治疗相结合，其可能会增加宫颈癌患者对放化疗治疗的疗效。

肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)是最常见的肝癌亚型，大多数HCC是在慢性炎症性肝损害背景下发生的，因此HCC被视为炎症诱导相关性肿瘤[30]。Zuo等[31]研究发现，与癌旁组织相比，SMYD2的表达水平在HCC组织中显著上调，进一步研究发现SMYD2高表达与肿瘤大小(P=0.04)、分化(P<0.01)以及TNM分期(P=0.04)显著相关，而且SMYD2高表达与较差的OS显著相关，SMYD2高表达是HCC预后不良的独立生物标志物。另外通过研究发现，SMYD2敲低后G0/G1期细胞的百分比显著增加，S期细胞的百分比显著降低(P<0.05)，SMYD2可能通过影响细胞分裂周期来调节细胞增殖。这些结果表明，SMYD2高表达与HCC的发生发展密切相关，SMYD2可能通过其高表达在HCC细胞增殖中发挥一定的作用，也可能在HCC的炎症介导中发挥作用，但仍需更多的研究来探索其作用机制。

4 小结与展望

目前，肿瘤依然是威胁人类生命健康的重要疾病之一，探索具有诊断价值或预测作用的生物标记基因或分子，对指导肿瘤患者的治疗，以及改善肿瘤患者的预后大有裨益。SMYD2作为一种调节肿瘤生长演变的甲基转移酶基因，在生殖、消化、呼吸和血液等系统肿瘤中均有异常表达，其高表达可促进肿瘤细胞增殖和疾病进展，下调其表达水平可抑制肿瘤细胞的增殖和迁移。目前已有部分研究提示SMYD2在肿瘤中发挥的作用，这为临床工作中肿瘤的有效治疗提供更为可靠的依据。但SMYD2在不同肿瘤作用中介导的机制尚不明确，仍需进一步研究来探讨SMYD2在不同肿瘤中的作用机制，这可能为肿瘤诊断、治疗及预后评估提供新的研究方向，具有较高的临床意义。未来通过对SMYD2的深入研究，可能为创造出更具准确性以及高效性的肿瘤抑制剂和靶向药物带来希望。