Set基因在肿瘤中的研究进展

蒋琴 陈尧

[摘要] 1992年，SET基因在1例急性白血病患者中被鉴定。之后，许多文献报道了SET基因及SET蛋白在白血病中存在表达，并对SET基因在白血病发生发展中所起的作用进行了研究。与此同时，在卵巢癌中也出现了关于SET基因的研究报道。现综述近年来SET基因及SET蛋白在白血病和卵巢癌中的表达情况，就SET基因在白血病发生发展的作用机制中阐述了SET基因与肿瘤相关因子PP2A和nm23的相互关系，以及SET基因与PP2A及nm23相互作用后所发挥的生物学功能。

[关键词] SET；白血病；卵巢癌；CAN；PP2A；nm23

[中图分类号] R73-3???[文献标识码] A???[文章编号] 2095-0616（2012）21-09-03

1992年，Von Lindern等[1]在一名为SE的急性未分化型白血病患者中发现9号染色体异位产生了SET-CAN融合基因，鉴定出了SET基因，取名为SET基因（patient SE translocation，SET）。该基因位于人类9号染色体，共含2 936个碱基，其开放读码框包含834个碱基，编码蛋白包含277个氨基酸，蛋白分子量为39kD。研究发现SET基因与多种生物调控相关，所以有多个名称：如模板活化因子-1、蛋白磷酸酶2A抑制剂-2（inhibitor of protein phosphatase 2A-2，I2PP2A）、组织相容性白细胞抗原Ⅱ相关蛋白（PHAP Ⅱ）、颗粒酶A激活的DNA酶活化抑制剂（inhibitor of GzmA-activated dnase，IGAAD）等，常用名称为SET。SET基因转录剪切产生2个亚型，SET/TAF-Iα和SET/TAF-Iβ。研究发现，在急性未分化型白血病中，仅发现SET/TAF-Iβ亚型；在小鼠卵巢、睾丸、MA-10细胞和爪蟾卵文献研究中，亦发现SET/TAF-Iβ为主要存在形式 ；进一步研究证实SET/TAF-Iβ促进DNA复制、染色质转录和精子染色体解聚的活性均明显高于SET/TAF-Iα，提示SET/TAF-Iβ亚型可能在SET蛋白发挥生物学作用中起主要作用[2]。

1?SET基因与恶性肿瘤的关系

1.1?SET基因的发现

1992年，Von Lindern等[1]在1例急性未分化型白血病患者中发现9号染色体异位，但是并未能检测到DEK基因，之后通过基因组和cDNA克隆技术进一步研究发现在染色体异位断点与CAN基因融合的不是DEK基因，而是一个未知的基因，由于此未知基因是在名为SE的患者中发现，而且是因染色体异位导致该基因与CAN基因融合，因此为此新基因取名SET（patient SE translocation）。Adachi等[3-4]根据SET基因开放读码框预测出3个合成肽结构，使用兔血清制备了3种SET蛋白抗体，之后在红血病K562细胞株中分别使用这3种抗体进行了免疫沉淀实验，均分离出了一种39kDa的蛋白。蛋白质测序结果发现这种39kDa的蛋白就是SET蛋白，他们还通过免疫印迹实验发现SET蛋白在T细胞型白血病病毒I型细胞株、上皮癌细胞株、成骨肉瘤细胞株、红白血病细胞株等多种人类细胞株中存在。

1.2?SET基因在白血病发生发展中的作用

Quentmeier等[5]发现在急性T细胞型淋巴母细胞白血病细胞株LOUCY和急性髓型白血病细胞株MEGAL中存在SET-CAN镶嵌融合基因的表达，研究提示：SET和CAN融合基因的转录本的形成需要剪接的设置断点位于SET外显子8的终止密码子的下游，因此LOUCY和MEGAL细胞株可以作为研究SET-CAN融合基因的良好模型，有利于研究SET-CAN蛋白的细胞学功能。为进一步研究SET基因在人类急性未分化型白血病中的作用，Satio等[6]培养了表达SET蛋白的转基因小鼠，这些转基因小鼠有以下症状：贫血、血小板减少、脾肿大，同时伴随外周血中c-kit+骨髓细胞大量增加，这些症状与急性未分化型白血病症状相似。大部分的转基因小鼠在出生6个月之后逐渐死亡，他们发现在转基因小鼠的外周血中出现红细胞、巨核细胞、B细胞的造血分化功能减弱，这些结果表明SET-CAN融合蛋白能够阻断造血分化功能——这是急性髓性白血病的一个重要特征。

关于SET-CAN融合蛋白在白血病中如何发挥作用，Van Vlierberghe等[7]报道在急性T淋巴母细胞型白血病合并HOXA（homeobox A，HOXA）增高病例中，发现了SET-CAN融合蛋白，这种融合蛋白能够导致HOXA族基因表达升高。同源盒基因（homeobox gene，HOX）首先发现于果蝇体内，亦广泛存在于线虫、果蝇、老鼠和人类等物种中。HOX家族包括39个成员，分为A、B、C、D四组，依次位于人类7、17、12及2号染色体上，每组包括9～11个基因，其中HOXA包含HOXA1～HOXA11，一共11个基因。越来越多的证据表明表明，HOXA与造血调控密切相关，在白血病形成中起重要作用，其表达升高可能导致白血病的发生，尤其以HOXA9及HOXA10的报道居多。其中HOXA9在急性髓系白血病（AML）中表达较为普遍，除FAB分型为M3型的AML外均高度表达，在慢性粒细胞白血病和骨髓增生异常综合征——原始细胞增多型中也有表达。HOXA9在鼠骨髓细胞中无限制的表达3～10个月后，将不可避免的导致白血病的发生。HOXA10在人类急性白血病和白血病细胞株中多与HOXA9共同表达。转染HOXA10的CD34+造血干细胞，其髓系增殖能力明显提高，最终诱导白血病的发生。HOX在白血病发病中主要通过融合其他基因发挥作用，诸如与ME1S1，PBX1等基因融合，但具体的作用机制及上下游的信号分子还不清楚[8-9]。此外，还有研究报道在急性未分化型白血病中SET-CAN融合蛋白与糖皮质激素的相互作用。而糖皮质激素对治疗血液疾病疗效较好，特别是急性淋巴细胞性白血病。Ichijo等[10]研究表明SET-CAN融合蛋白能够阻止糖皮质激素受体（glueoeorticoid receptor，GR）诱导的转录。因此在急性未分化性白血病中，SET-CAN融合蛋白能够引发急性未分化白血病对糖皮质激素的抵抗，在使用糖皮质激素治疗表达SET-CAN融合蛋白的白血病时，治疗效果较差。以上SET-CAN融合基因与糖皮质激素的关系研究提示：SET-CAN融合基因可能在白血病的发展中起重要作用，其与糖皮质激素的相互作用为白血病治疗方案的选择提供了一个线索，并为研发更多的白血病治疗手段提供了一个有力的靶点。

1.3?SET基因在卵巢癌中的研究

近年来，在卵巢癌中也有关于SET基因的报道，但只有关于SET基因在卵巢癌组织中的表达研究，尚无细胞水平及作用机制的研究。2006年，Ouellet等[11]收集了235例不同分期的卵巢癌患者的肿瘤组织进行了免疫组织化学实验，研究SET复合物（SET，APE1，NM23以及HMGB2）在卵巢癌组织中表达情况，结果发现SET的蛋白表达量与肿瘤的分化程度显著相关，特别是0期与1、2、3期的比较，分期越高SET的蛋白表达量也越高。Diao等[12]利用cDNA微阵列技术比对多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）患者的肿瘤卵巢组织和正常人卵巢组织的基因表达发现SET基因的差异表达，并且荧光定量PCR结果进一步显示：PCOS患者肿瘤组织的SET基因mRNA表达上调。

2?SET基因与肿瘤相关基因的相互作用

2.1?SET基因与PP2A

2.1.1?PP2A的结构与功能?PP2A（protein phosphatase 2A，PP2A）是一种三聚体蛋白，由催化亚基——C亚基、结构亚基——A亚基和调节亚基——B亚基三部分组成，每个亚基又各含有不用的亚型。其中A亚基又名PR65，包含Aα和Aβ两种亚型；B亚基包含B、B、B、B四个家族，其中B家族包含PR55α、PR55β、PR55γ、PR55δ四个亚型，B 家族包含PR61α、PR61β、PR61γ、PR61δ、PR61ε五个亚型，B家族包含PR72、PR130、PR59、PR48四个亚型，B家族包含PR93及PR130两个亚型；C亚基包含Cα和Cβ两种亚型[13-14]。PP2A作为磷酸化丝氨酸/苏氨酸残基蛋白磷酸酶（phosphoserine and phosphothreonine residuphosphatase，PPP）家族中地位显赫的一员，在细胞中与许多非常重要事件的发生都有着密切的关系。PP2A参与细胞周期调控。PP2A主要在G2/M相过渡和M期的终止时，参与一系列磷酸化的过程，阻止细胞进入有丝分裂期。在G2期，细胞周期调控因子Cdc2（cell division cyclin 25，Cdc25）的3个磷酸化位点：Thr161，Thr14和Tyr15均被磷酸化失活。Cdc25可使Thr14和Tyr15去磷酸化，激活M-期促进因子（M-phase-promoting factor， MPF），使一些特异性底物磷酸化，启动有丝分裂的进程。有丝分裂末期，MPF随着周期素B的降解和的Thr161去磷酸化而失活。研究显示，PP2A可通过抑制Cdc25的活性而保持MPF无活性状态，使细胞停留于G2期。同时抑制Cdc25的Thr161磷酸化通路，促进M期终止。此外，PP2A还可能使一些和M期有丝分裂活动有关的生理性底物去磷酸化，与G2周期素形成G2-PP2A-B-C复合物阻抑细胞周期的进展。PP2A可能通过Caspase-3，Bcl-2及腺病毒E4orF4蛋白3个途径发挥促进细胞凋亡的作用，在诱导凋亡的人白血病T淋巴细胞系细胞株Jurkat中，Caspase-3被激活后可清除PP2A/PR65亚基使PP2Ac活性增强，抑制MAPK途径的级联反应，导致下游转录因子失活。Bcl-2如引入PP2A等磷蛋白磷酸酶使之脱磷酸，则其抗凋亡活性丧失。腺病毒的E4orF4蛋白与PP2A的B亚基结合并相互作用后将促进诱导转化细胞的凋亡进程。PP2A还参与调节代谢，PP2A的失活可以使IRS-1及IRS-2的丝/苏氨酸位点磷酸化，抑制棕色脂肪细胞葡萄糖转运，导致胰岛素抵抗发生。而PP2A活性增强则可阻抑胰岛素受体底物-1的降解而增强胰岛素敏感性。PP2A可通过增强蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）的活性，促进胰岛素抗脂解信号转导，从而抑制组织脂肪分解。同时，PP2A介导的丝/苏氨酸脱磷酸与蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）依赖的信号传导途径共同协助脂肪细胞内胰岛素刺激脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS）基因表达的作用，促进脂肪合成。PP2A有维持细胞骨架的功能。研究证实，PP2A对维持酵母细胞的形状，胞壁的完整性和极性生长有重要意义，这与PP2A调节细胞微管的正常功能有关。PP2A通过调节神经微管相关蛋白（tau，map-2）的磷酸化状态而使神经纤维保持稳定。如PP2A活性下降，将导致高磷酸化的tau积聚于神经纤维推进神经元变性，构成早老性痴呆主要的病理学改变。现已证实在阿尔茨海默病（AD）的转基因动物模型中，PP2A活性明显下降。PP2A是Wnt信号传导系统中主要的负性调节蛋白。在基因敲除和转基因的动物模型中已证实，PP2A活性下降将使Wnt信号传导受抑，导致胚胎发育受阻，动物刚出生甚至尚于胚胎期时即夭折。在人类黑色素瘤，肺癌、乳腺癌、神经胶质瘤、结肠癌肿、人类多发性骨髓瘤和上皮鳞状细胞癌的癌细胞内均已发现了PP2A的基因突变或PP2A调节功能的改变。大多数的研究表明PP2A具抑癌作用，其中PR61γ与PR65β1为目前普遍认同的抑癌基因。其主要机制有：阻断细胞周期（参前），阻断Raf→MEK1，2→ERK1/ERK2信号传导途径，降低间质金属蛋白酶-1（matrix metalloproteinases-1，MMP-1）的转录水平，抑制肿瘤扩散[15-18]。

2.1.2?SET抑制PP2A的活性?近年来，已有许多研究报告指出SET基因能够抑制PP2A的活性。Mei等[19]首次从牛肾脏提纯了两种热稳定蛋白，分别命名为I1PP2和I2PP2A。Henderson动力学分析表明，I1PP2A和I2PP2A是非竞争性抑制剂。氨基酸测序表明I2PP2A是SET蛋白截短的形式，SET是PP2A有效地、特异的抑制剂。Rossaba Trotta等[20]报道指出SET的表达能够抑制PP2A的活性，从而抑制自然杀伤（natural killer，NK）细胞中γ-干扰素（interferon-gamma，IFN-γ）的生成，抑制了NK细胞的抗肿瘤功能和抗炎功能。γ-干扰素是NK细胞活化后所分泌的主要效应分子，是重要的免疫应答调节剂，能激活单核巨噬细胞，诱导多种细胞表达MHC Ⅰ类和Ⅱ类分子，从而增强抗原递呈，促进Th0 细胞向Th1分化，以及直接杀伤肿瘤和病毒感染的细胞[21]。提示SET可能通过抑制PP2A活性来阻止γ-干扰素的生成，从促进恶性肿瘤细胞的增殖。此外，Mukhopadhyay等[22]在人类肺腺癌细胞株A549中发现SET蛋白能与神经酰胺蛋白结合成凝结蛋白，SET蛋白与神经酰胺蛋白的结合可使SET对PP2A的抑制作用明显减弱，PP2A的活性和信号转导得到增强，从而促进了C-Myc基因的降解。C-myc基因既是一种可易位基因，又是一种受多种物质调节的基因，也是一种可使细胞无限增殖、获永生化功能、促进细胞分裂的基因，C-myc表达增强可以促进细胞恶变，最后导致肿瘤的发生，目前已在肺癌、胃癌、乳腺癌、结肠癌等多种恶性肿瘤中发现C-myc基因的过度表达。由此笔者推断：SET与神经酰胺的相互作用可调节PP2A活性和信号传导，从而在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。另外，Pandey等[23]研究表明SET能够通过抑制PP2A的活性来增加CYP17的l7，20裂解酶活性，而l7，20裂解酶是雄激素生成限速酶，由此推断SET基因可能通过增强CYP17，20裂解酶的活性来促进肾上腺功能和雄激素的生成，从而引起激素相关疾病，例如多囊卵巢综合征。除上述研究外，还有研究报道了SET基因与病毒的关系 [24]。

2.2?SET基因抑制nm23-H1

2.2.1?nm23-H1的结构与功能?nm23基因是1个具有高度同源性的保守基因家族，其广泛存在于包括细菌、酵母、植物、果蝇、鼠及人类在内的多种生物物种之中[25-26]。nm23基因家族主要通过编码核苷二磷酸激酶（nucleoside diphos-phate kinase，NDPK）参与多种生物学过程。迄今nm23基因家族已经发现9个成员，分别为nm23-H1至nm23-H9，其中与肿瘤关系最为密切的是nm23-H1，目前临床上研究最多。nm23-H1基因定位于人17q21-22，全长8.5kb，有5个外显子与4个内含子，编码区由533个核苷酸组成。nm23-H1基因产物由152个氨基酸组成，分子量为17kDa，具有NDPK活性、组氨酸蛋白激酶活性和丝氨酸自身磷酸化作用。nm23-H1基因是一个重要的肿瘤转移抑制基因，已发现其在黑色素瘤、乳腺癌、肝细胞癌、卵巢癌、宫颈癌等多种人类恶性肿瘤中与肿瘤的转移相关[27-29]。马力等研究发现nm23-H1基因突变能显著影响其对人高转移大细胞肺癌细胞株L9981胞质和胞核中GSK-3β激酶活性的调控作用， nm23-H1基因可能通过调控L9981中GSK-3β激酶活性来抑制L9981细胞株中Wnt信号传导。另外，有研究表明nm23-H2基因通过阻断细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulatedkinase，ERK）路径抑制由表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）和癌基因Ras诱导的细胞增殖，在NIH3T3和HEK293细胞中，nm23-H2过表达使ERK的活性被阻断，由EGF和癌基因Ras诱导的上述两种细胞的增殖降低。nm23对细胞增殖和迁徙的多途径影响：研究表明nm23-H1与溶血磷脂酸受体EDG2结合后，通过下调EDG2水平而抑制恶性肿瘤细胞的运动能力。Che等以nm23-H1基因转染肺癌细胞系L9981细胞，发现其可以抑制恶性肿瘤细胞的活动及转移能力。Murakami等研究表明nm23-H1基因通过与鸟嘌呤交换因子Dbl-1直接作用，调节Rho-GTPase家族成员cdc42的活性，从而对细胞迁徙和肿瘤转移起负性调控作用。Suzuki等通过转染nm23-H1结肠癌细胞系HT-29细胞的裸鼠进行实验发现，nm23-H1能通过调节肌球蛋白轻链磷酸化程度降低细胞的体外迁徙能力和肝脏转移能力，同时由表皮生长因子（EGF）诱导的体外细胞迁徙也受到抑制。还有研究发现，nm23-H1具有3′-5′核酸外切酶活性，此活性依赖Mg2+，能切除单链DNA或双链DNA3′端错配的碱基。3′-5′外切酶活性在DNA损伤修复中起重要作用，因而具有潜在的抗肿瘤转移和肿瘤形成的特性[30-31]。

2.2.2?SET抑制nm23-H1的活性?SET复合物包括：SET蛋白、颗粒酶A活化的DNA酶（GzmA-activated dnase，GAAD）、nm23-H1、DNA转折蛋白HMG-2、碱基切补修复核酸内切酶Apel/Ref1、肿瘤抑制蛋白pp32、核酸外切酶TREX1。其中，SET蛋白能够抑制nm23-H1的活性，是其特异性抑制剂，因此SET蛋白又名IGAAD。在正常细胞中，SET复合物的功能与激活转录和DNA修复有关。在恶性肿瘤细胞或病毒感染的细胞，细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocytes，CTL）攻击并释放的粒酶A[32]。Fan等[33]指出颗粒酶A（granzyme A，GzmA）作用于SET蛋白，使其在第176位赖氨酸残基后断裂，从而可以打破了SET与nm23-H1结合，去除了SET对nm23-Hl的抑制作用，激活了nm23-Hl的DNase活性，nm23-H1进入胞核发挥DNA内切酶活性作用，裂解染色体DNA，导致恶性肿瘤细胞或者病毒感染的细胞凋亡。SET基因沉默的试验中，恶性肿瘤细胞或者病毒感染细胞的DNA损伤和细胞凋亡明显增加。相反，SET过度表达的试验中，恶性肿瘤细胞或者病毒感染细胞的DNA损伤和细胞凋亡明显减少。此外，Zhao等[34]研究发现，粒酶K（granzyme K，GzmK）也可以发挥与粒酶A相似的功能，可以通过断裂SET蛋白来激活nm23-H1，从而诱导恶性肿瘤细胞或病毒感染细胞快速凋亡。综上所述，在颗粒酶A及颗粒酶K的作用下，SET蛋白可发生断裂，去除了其对nm23-H1的抑制作用，从而促进恶性肿瘤细胞的快速凋亡。

（参考文献略，如有需要请与作者联系）

（收稿日期：2012-10-08）