肿瘤易感基因101与肿瘤发生发展的关系

徐艳　曾子华

[摘要] 肿瘤易感基因101所编码的蛋白质参与多种重要的生物功能，如泛素化、细胞增殖与生存、病毒出芽等，其表达的稳定性对于维持细胞内稳态和细胞周期调控很重要，这种稳定性一旦被干扰会导致细胞转化。有意思的是，TSG101在人类恶性肿瘤中的表达既有上调又有下调；剪接变异体的发现则提出又一种可能的解释。目前，TSG101与肿瘤发生的关系以及其在癌细胞中的表达调控机制仍未明了。

[关键词] 肿瘤易感基因101；抑癌基因；泛素化；剪接变异体

[中图分类号] R730.2 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2015）01-51-04

[Abstract] The protein encoded by tumor susceptibility gene 101 involves in many important biological functions， such as ubiquitin， cell proliferation and survival， virus budding. The steady-state expression of this tumor susceptibility gene appears to be important for maintenance cell homeostasis and cell cycle regulation and that perturbation of TSG101 functions leads to cell transformation. Interestingly， the expression of TSG101 in human malignant tumors is up or down. And the discovery of splicing variants is put forward to support another possible explanation. At present， the relationship between TSG101 and tumorigenesis ， and the control mechanism of TSG101 expression in cancer cells are not yet clear.

[Key words] TSG101；Tumor suppressor gene；Ubiquitination；Splice variant

肿瘤易感基因101 （tumor susceptibility gene 101，TSG101）在发现之初被认为是一种抑癌基因[1]，后来它的“肿瘤抑制”作用就一直备受争议。现就其与肿瘤发生或发展的相关研究总结如下。

1 TSG101基因特点

人TSG101基因位于11p15.1～p15.2[1]，有1140 bp的开放阅读框架（ORF），含有6个外显子和5个内含子；其中，外显子1内可能含有一个具有EcoR1限制性位点的内含子；其cDNA有1494个bp，与小鼠有84%同源。

2 TSG101蛋白的结构与功能及其可能参与的分子生物学机制

2.1 结构与功能

人TSG101蛋白含有380个氨基酸，分子量为42.84 kDa，与小鼠有94%的相似性。TSG101蛋白分子按其结构与功能特点及定位，可分为三个功能区域 [1]（见表1）。在保守区内还有7个假定蛋白激酶C磷酸化位点、5个可能的酪氨酸激酶磷酸化位点以及3个N-糖基化位点（潜在的），提示TSG101在功能上受磷酸化调节的可能。研究结果表明，Tsg101对于正常的胚胎和成熟组织的功能是必需的[2]。

2.2 已知可能参与的分子生物学机制

TSG101蛋白生物学功能多样，其在泛素化调节、与细胞周期的关系、对于MDM2以及P21的调节以及调控囊泡运输方面阐述相对全面。

2.2.1 与细胞周期调控相关 TSG101基因几乎表达于在所有组织。其在细胞内的表达维持于一个稳定水平，受其近C端的保守序列SB区严格的翻译后调控[4]，细胞中适量的TSG101基因对于细胞

周期进程具有关键作用，如若TSG101基因缺失甚至会造成细胞周期的停滞。据报道，hTSG101蛋白水平变化幅度很窄，超出该范围均会影响细胞周期的正常进行 [6]； hTSG101蛋白在细胞内的分布与细胞周期相关，该蛋白如若缺失则会出现一系列与有丝分裂有关的异常情况，但这些异常均可通过恢复TSG101蛋白的正常表达得以逆转[7]。

2.2.2 参与泛素化系统的调节 人TSG101蛋白的N端区的结构与泛素连接酶（UBC）有明显的同源性[8]，无论在氨基酸序列还是三维结构二者均有很高的一致性。两者活性多肽环的构象是相同的，有人推测TSG101蛋白可能通过以形成UBC的显性负性变体这种无效复合物的形式[9]参与调节泛素系统活动。

2.2.3 对MDM2以及P21的调节作用 已证实，TSGl01是泛素连接酶的转录抑制子，并发现MDM2基因为其主要靶点：TSG101蛋白的泛素连接酶相似区可影响MDM2的泛素连接酶催化区，从而抑制MDM2降解而蓄积增多[10]；这种方式，不仅影响MDM2的稳定性，也能调节TSG101蛋白自身的降解，形成一个独立的自动调节环路-TSG101/MDM2 反馈调节环（TSG101/MDM2 feedback control loops）[11]；进而通过另一个负反馈环路-P53/MDM2而对P53蛋白进行调节。这种抑制作用还表现在对P53的效应因子P21（WAF-1/CIP-1）的调节上面，即TSG101通过限制性干扰P21泛素化，抑制P21蛋白的分解[12]。

2.2.4 调控囊泡运输过程 研究发现，多数动物细胞的囊泡运输受TSG101蛋白调控，囊泡的形成与出芽依赖于TSG101。只有借助于TSG101的这一作用，HIV颗粒才能完成“出芽”过程进而去感染其他细胞[13]。因此TSG101很有可能作为新的药物靶点被应用于研制抗HIV的新药，这已经成为当前的研究热点之一。

3 TSG101与肿瘤发生和（或）发展的关系

3.1 TSG101的“肿瘤抑制作用”引争议

90年代，研究者由人类几种恶性肿瘤中经常发生染色体11p15.1～p15.2的杂合性丢失（LOH）[14]而推测该区域可能存在抑瘤基因，据报道，高频率的TSG101基因突变存在于人乳腺癌组织中 [15]；而后TSG101基因的突变或异常表达被研究者报道发现存在于淋巴瘤、乳腺癌等多种肿瘤组织中。但不久之后的研究却证实[16]乳腺癌组织及其细胞系不存在TSG101基因的大片断缺失；有研究者还在10种乳腺癌细胞、初级卵巢癌、子宫内膜癌以及肿瘤细胞系中均检测到了全长TSG101蛋白的表达；另有报道称[2]杂合性突变及体细胞基因敲除的小鼠数年后均未形成肿瘤。由此可以看出，TSG101基因并非作为一种抑癌基因参与肿瘤的发生。

尽管已证实在肿瘤的形成过程中TSG101基因通常并未发生突变或其他改变，然而很多肿瘤组织中TSG101基因所在的11号染色体上等位基因杂合性丢失确实存在，并且研究人员在一些肺癌、宫颈癌等少数几个肿瘤组织中也发现TSG101表达下调，其中机制如何还不清楚。常家辉等[17]发现，TSG101蛋白在肺癌中比正常肺组织表达减少，并与肺癌的分化及淋巴结转移相关，认为TSG101蛋白表达下调可能与同肺癌发生密切相关的Notch3受体检测水平上升相关；在对宫颈癌组织的研究中，研究者使用PCR-SSCP技术和TSG101启动子的甲基化模式分析了TSG101编码和启动子序列，采用RT-PCR和免疫印迹分析发现宫颈癌组织TSG101 的mRNA和蛋白水平是减少的，由此认为宫颈癌细胞中TSG101的下调不受遗传或表观遗传事件调节，然而他们却在TSG101启动子检测到新的单核苷酸多态性[18]。

3.2 TSG101蛋白对肿瘤的发生发展具有一定的正性调节作用

据报道，TSG101蛋白在许多恶性肿瘤组织或者细胞系中呈高表达，并且表达程度与肿瘤的恶性程度相关，这不仅反驳了“抑癌基因”的观点，反而说明TSG101对于肿瘤形成有一定的促进作用。Liu等[19] 通过免疫组织化学方法分析了20例人乳头状甲状腺癌（PTC）内的TSG101基因表达，证明TSG101蛋白的过度表达与人PTC 密切相关， 进一步序列分析发现这些PTC标本的cDNA区域编码稳定并没有发生突变，表明TSG101蛋白的上调不是因为这个地区的改变引起的， 原位杂交分析证实，TSG101过表达也发生在转录水平， 在半定量RT-PCR和随后的Southern杂交验证TSG101全长转录本的数量要低于三个正常甲状腺组织标本，认为TSG101稳态水平的上调可能在调解中发挥作用；顾汝君等[20]发现TSG101在肝细胞癌组织的表达水平明显高于非肝癌组织，且其表达水平与TNM分期及转移相关；张敏等[21]发现胃癌细胞SGC7901中TSG101的表达明显增高，且侵袭和转移能力明显增强；研究发现[22]TSG101基因在部分人侵袭性乳腺癌中被上调，其在转基因小鼠中的定向过表达对于乳腺癌的发生仅仅具有微弱的促进作用，而认为TSG101蛋白对于部分散发的乳腺癌的发展具有更主要的作用；还有Zhu等[23]发现TSG101基因表达下调会对肿瘤细胞的生长产生负面影响，说明TSG101的表达可能为与肿瘤发展相关的活动所必需；Liu等[24]发现TSG101的异常表达使得处于S期的细胞数量增加，意味着增加了细胞增殖率，表明TSG101可以诱导细胞的恶性表型。

3.3 TSG101剪接变异体与肿瘤的关系

在不同类型的肿瘤组织中均找不到TSG101基因内缺失已不是偶然，而同样具有普遍性的是，人们在其中均发现了异常剪接，并且还发现这些剪接变异体也存在于正常组织中。研究证实乳腺癌中存在着截短的TSG101 cDNA片断，他们也在正常乳腺以及各种胎儿组织中发现了较少量的TSG101截短转录本，因此推测可能并非是基因内的缺失所致，而可能与mRNA的异常剪接有关[25]；据报道[26]研究者在绝大多数实验的小细胞肺癌细胞系中发现有截短的TSG101转录本，也同时可见有野生型的表达，而肺癌细胞系中的这些截短型转录产物序列也并未发现任何基因内缺失，说明肺癌中TSG101没有突变，也可能是发生了异常剪接的缘故。另有报道称[2]这种剪接变异体是一种选择性剪切产物，并非畸变所致；Wang等[27]在对超过400的转录本来自至少8个不同类型的组织进行了嵌套式RT-PCR和直接测序分析后发现在癌和正常组织均都有很多这三种基因的异常剪接体存在。认为这些异常的转录本与癌症的发展无关，它们可能仅仅是一些被嵌套式RT-PCR扩增了但实际很少发生的不完美的剪接产物而已，认为也可能是由于基因外显性增强因子的作用而发生选择性剪接的结果。

目前剪接变异体是细胞转化的副产品还是具有致癌性尚不清楚。选择性剪接是在真核细胞基因表达调控的一个关键过程。mRNA前体的剪接是转录后修饰过程之一，期间初级转录本离开内含子与外显子融合。mRNA前体的剪接反应由剪接体进行动态的催化。由于外显子在该过程加入的方式并不相同，即为选择性剪接，这种方式以相对较少的基因提供了多种mRNA和蛋白亚型产物。多细胞生物中大部分蛋白质编码的基因进行选择性剪接，在人类，据估计，有近90%的蛋白质编码基因发生可变剪接[28]。选择性剪接催化去除固有序列和融合选定的外显子加入，从而确保初级转录本到成熟mRNA过程的准确完成。核心剪接体组件和配件的活动均受可逆磷酸化的调节[29]。选择性剪接的组合特性极大发展了基因组的编码潜力， 剪接变异体编码不同的蛋白质，但是它们都来自于同一个基因。正常情况下， 选择性剪接机制被严格监管，但是当这种管制不发挥作用的时候，癌细胞便利用这种机制产生一些或具有新功能、或无功能、或功能改变的异常蛋白质补充从而能导致肿瘤发生。有研究者认为 mRNA前体的异常剪接会导致异常的蛋白产物从而会导致肿瘤发生[30]。据报道异常mRNA前体剪接可能是由顺式元素的突变和剪接因子表达的改变而引起的，研究者认为干扰基因剪接可以控制细胞增殖和转移会导致肿瘤性转换[31]。现在越来越多的证据表明，在许多情况下， 异常的mRNA转录本对与转化细胞的重要表型有帮助，表明剪接装置的改变具有普遍性且对癌症的发展和功能上的重要性，由这些剪接变异体编码（通常是缩短了的或者区域丢失）的蛋白质的功能改变或完全被赋予新的功能[32]，如此认为，异常剪接调控具有基因组效应，有可能改变许多癌症相关的通路的基因表达。

4 结语

TSG101基因被认为是维持细胞内稳态的一个重要因子和其功能受干扰会导致细胞转化，人类多数恶性肿瘤很少有该基因的突变、缺失或其他改变，因此它并非是一个抑癌基因，然而，这个基因有关参与肿瘤转换和肿瘤发生的事情仍然令人难以理解。TSG101在多数肿瘤组织中有过表达现象，但在个别肿瘤组织中还有低表达现象，这个基因与肿瘤的发展到底有何关系呢？TSG101 mRNA剪接变异体的发现和相关调节机制的研究则似乎为我们对这一关系的探究之路提供了一个方向。

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（收稿日期：2014-09-23）