高迁移率族蛋白A与肿瘤的关系

刘 华，肖晓辉，高 婧

甘肃省人民医院呼吸科(甘肃 兰州 730000)

高迁移率族蛋白A(HMGA)蛋白家族是一类以AT-hooks高度保守的DNA结合基序和一个酸性拖尾为特征的小分子非组蛋白染色体蛋白。人HMGA蛋白家族包括3个主要成员:HMGA1a、HMGA1b、HMGA2。研究显示,HMGA蛋白广泛参与细胞内多种重要的核内生物学功能,包括调节DNA复制、转录、重组和修复等。本文就HMGA的结构及在肺癌、妇科肿瘤中的表达做一综述。

1 HMGA的结构与功能

HMGA分为HMGA1蛋白和HMGA2蛋白,分别由HMGA1基因、HMGA2基因编码，由于HMGA1基因转录后的可变剪接,使HMGA1又分为长度有所不同的3种蛋白：HMGA1a、HMGA1b、HMGA1c。这4种HMGA的分子量均约10-11kD,氨基酸组成以富含脯氨酸、碱性氨基酸和酸性氨基酸为特点,在体内呈高度磷酸化状态。所有HMGA都含3个相互独立而又结构相似的AT钩和1个酸性的C末端,HMGA2与HMGA1区别在于在第一和第二个AT钩之间HMGA2比HMGA1少一个外显子编码的11个氨基酸,而在第三个AT钩与酸性的C末端之间插入了12个氨基酸。AT钩的一致性核心序列为脯氨酸-精氨酸-甘氨酸-精氨酸-脯氨酸(Pro-Arg-Gly-Arg-Pro),其中R-G-R-P序列为不变序列[1]。HMGA二级结构的修饰能够显著改变HMGA对DNA和染色质底物的体外亲和力[2]。HMGA是染色质蛋白,与DNA结合会导致DNA弯曲、拉伸、成环或解链,因此也被称为“构架转录因子(architectural transcription factor)”[2]。HMGA作为“构架转录因子”能够从转录水平上正向或负向调控一些基因的表达,这些基因中有些与细胞的分化有关[3]。HMGA的酸性C末端可以和H1组蛋白结合,通过磷酸化和乙酰化作用影响核小体的空间构象,参与活性染色质的形成。此外,HMGA还参与将反转录病毒整合到染色体上、RNA加工、DNA修复和染色质结构重组等[1]。

2 HMGA与肺癌

肺癌仍然是目前癌症死因的第一位,主要是因为绝大多数的肺癌患者被诊断出来的时候已经是晚期了。阐明其发生、发展的潜在分子学机制可能可以帮助我们早期诊断和寻求到更多有效的治疗方法。HMGA蛋白具备通过改变染色体结构而调节很多目的基因表达的能力,使得HMGA蛋白家族通常被认为是结构性转录因子。正常情况下,HMGA表达水平在胚胎时期是最高的,而在高度分化或非分裂的成熟细胞和组织中则是表达减少或检测不出来的。在很多种肿瘤中检测出HMGA基因的再表达。在恶性肿瘤中,基因的调节机制似乎涉及HMGA表达的再活化。HMGA2在乳腺癌、胰腺癌、非白血性白血病等恶性肿瘤中均过表达。兰芬[4]等通过免疫组化法检测HMGA2在肺癌及癌旁的正常肺组织中的表达情况,结果发现HMGA2在癌旁的正常肺组织中不表达,而在肺癌组织中的阳性表达率明显增高(P<0.05),两组差异具有显著性,提示HMGA2蛋白的表达可能与肺癌的发生有一定关系。伴有淋巴结转移的17例非小细胞肺癌组织中有11例检测出HMGA2蛋白表达,而无淋巴结转移的21例非小细胞肺癌组织中只有4例检测出HMGA2蛋白表达,伴有淋巴结转移的非小细胞肺癌组织中的HMGA2蛋白的检出率明显高于无淋巴结转移的非小细胞肺癌组(P<0.05)。这与JunMiyazawa等在对口腔鳞状细胞癌中的研究结果相符合[5]。而其他临床病理参数包括肿瘤的分化程度、肿瘤大小和TNM分期则与HMGA2的表达没有显示明显的相关性。研究显示HMGA2异常表达在非小细胞肺癌组织中,可能与肺癌的发生和进展有关。异常表达的HMGA2被认为是非小细胞肺癌的一个分子生物学因子。

吴颖等[6]研究发现78%NSCLC患者表达HMGA2,而肺组织良性病变均无表达，两者比较有差异(P=0.000)，说明HMGA2表达与肺组织的良恶性行为有关，Ⅰ期患者，Ⅱ期患者，Ⅲ期患者HMGA2表达差异显著(P=0.013)，分期越高，表达率越高，分别是52.9%，87.5%，88.9%，有淋巴结转移表达率(89.2%)比无淋巴结转移(59.1%)的高(P=0.007)。这些数据提示HMGA2在肺癌形成、进展、淋巴结转移有重要作用。其机制可能与上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition EMT)有关，在TGF-β信号转导途径中，HMGA2上调Snail、Slung、Twist蛋白表达，下调Id2蛋白表达，这些蛋白表达的变化引起EMT，从而促进肿瘤的侵袭与转移[7]。HMGA2表达阴性患者预后比表达阳性患者好，虽然log-rank检验没有达到统计学意义，但仍有此趋势。HMGA2通过抑制核苷酸切除修复途径引起基因不稳定，促进肿瘤发生，又TGF-β信号转导途径，导致EMT，促进肿瘤的侵袭与转移。HMGA在调节转录、分化及肿瘤的转化中具有重要的作用。Sarhadi VK[8]通过对152例非小细胞肺癌患者组织中HMGA1和HMGA2的表达的研究，评估HMGA作为肺癌标记的可行性。发现肺癌组织较正常肺组织中HMGA1和HMGA2明显高表达。在增殖、分化、发育不良的支气管上皮细胞中HMGA1和HMGA2细胞核免疫染色为阳性，HMGA1和HMGA2细胞核免疫染色为阳性与低的生存期有关。HMGA2的表达与细胞增殖关系密切，而HMGA1与细胞增殖及凋亡指数无明显相关。总之HMGA在90%的肺癌组织中表达，而且它的表达与生存期密切相关，可能成为有用的病理标记。Di Cello F[9]发现正常肺组织中高表达HMGA2的细胞易发生转化恶变，相反抑制HMGA2的表达能阻断恶变，而且它与肿瘤的分级有关系。

总之，HMGA在肺癌中特异性的高表达，甚至认为,HMGA基因更可能是一个癌基因,Sgarra等把HMGA基因作为第一致癌基因，因为HMGA在许多癌细胞中都有较高的表达,且其表达水平随着恶性程度和转移能力的增加而增加,HMGA可被视为临床研究可靠的恶性肿瘤标志物和药物研究、治疗的靶点[10]。

3 HMGA与子宫肿瘤

宫颈癌与子宫内膜癌是女性生殖器官最常见的恶性肿瘤,早在1983年,Lund等首次从宫颈癌细胞系HelaS3中分离提纯了HMGA[11]。后来,Bandiera观察到,HMGA1在宫颈癌细胞系C4-I、ME-180、CaSki中都有表达，在28例正常宫颈上皮组织中,仅有5例HMGA1为弱阳性表达,而在27例浸润性宫颈癌中,HMGA1全部为强阳性表达[12],该研究提示应用HMGA1抗体检测HMGA1可以作为病理诊断浸润性宫颈癌的一个有用的方法。另外,Tesfaye等观察到在转染HMGA1基因9个月后的雌性小鼠均患上了子宫内膜癌,HMGA1a在低度恶性和高度恶性的子宫内膜癌、子宫内膜间质肉瘤组织以及子宫平滑肌肉瘤组织中均有不同程度的表达[13]。对HMGA1a表达阳性的人子宫肉瘤细胞系MES-SA采用RNAi技术使HMGA1基因沉默后,HMGA1a的表达水平显著降低(P=0.009)。进一步研究显示,HMGA1a导致子宫内膜恶性增生的机制可能是通过激活环氧化酶-2(Cox-2)这一途径实现的,HMGA1a或许可成为评估子宫内膜癌恶性程度的一个潜在标志物。

4 HMGA与卵巢肿瘤

卵巢肿瘤是女性生殖器官常见的肿瘤,从分子水平上探讨卵巢癌的病因及发病机制,有助于早期诊断和治疗。Masciullo等对8个卵巢癌细胞系(CAOV-3,CAOV-4,ES-2,TOV-112D,TOV-21G,MDAH-2774,SW-626,OV-90)和44个卵巢组织上皮样本(4个正常卵巢上皮组织、29个原发性卵巢癌组织、1个卵巢转移癌组织、10个低度恶性卵巢癌组织)检测了HMGA1,结果在4个正常卵巢上皮组织中HMGA1没有表达,而在8个卵巢癌细胞系和40个不同病理类型的卵巢癌组织中均有表达,RT-PCR表明HMGA1基因在8个卵巢癌细胞系和40个卵巢癌组织中为阳性表达,4个正常卵巢上皮组织中均为阴性表达[14]。此外,Lee等采用cDNA微点阵技术和David采用基因序列表达分析技术(serial analysis of gene expression,SAGE)检测到许多新的与卵巢癌有关的肿瘤基因中都包括HMGA1基因[15，16]。另有学者比较了原发性卵巢癌患者病变组织和已发生转移的卵巢癌患者病变组织中HMGA2的表达水平,结果二者没有差异(P>0.01),认为HMGA2的表达可能是卵巢癌发生的一个早期事件[17]。上述资料表明,HMGA的表达与卵巢癌有着密切的关系,HMGA可成为卵巢癌诊断的一个有用的标志物和治疗靶点。

5 HMGA与乳腺癌

乳腺癌其治疗失败主要原因是转移，因此，认识和判断有无转移对临床诊断治疗和判断预后有重要意义。韩猛[18]等在72例乳腺癌患者的外周血中发现有27例HMGA2mRNA表达，而乳腺良性疾病患者中没有HMGA2mRNA表达(P<0.01)。说明HMGA2mRNA仅在乳腺癌中表达，在乳腺良性疾病中不表达，其特异性为100%，72例乳腺癌患者外周血中HMGA2mRNA检出的阳性率为37.50%，与OSEZER等报道的结果相似。HMGA2可能与乳腺癌有着密切的关系。

多项研究表明HMGA在胰腺癌、甲状腺癌、口腔鳞癌非白血性白血病等恶性肿瘤中均过表达。它对恶性肿瘤的生长、分化、转移起重要作用。HMGA可成为肿瘤诊断的一个有用的标志物和治疗靶点对肿瘤的诊断、基因治疗、判断肿瘤生物学行为及其预后具有重要意义，有望成为新的有力的病理标记，但仍需要进一步深入研究。

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