CDC2L1～2基因及与肿瘤的关系

王 猛(综述)，张 刚(审校)

(广东医学院整形外科研究所，广东 湛江 524000)

人类细胞周期调节蛋白激酶基因(cell division cycle 2-1ike,CDC2L)1和CDC2L2普遍存在，其异构体也有着特定的组织分布。在人体细胞中，通过选择性剪接，转录出超过20个不同的信使RNA和蛋白质[1]。CDC2L1～2基因在细胞有丝分裂、凋亡，肿瘤发生、发展，中枢神经损伤等方面发挥着显著作用。多种肿瘤中存CDC2L1～2基因的异常，CDC2L1～2基因的表达异常在这些肿瘤的发生和发展中起着重要的作用，该基因与被称为真皮良性肿瘤的瘢痕疙瘩的发生有相关性。现就近年来CDC2L1～2基因与肿瘤的相关研究综述如下。

1 CDC2L1～2基因的定位及结构特点

CDC2L1和CDC2L2基因定位于人第1号染色体1p36.3区，长度～140 kb.它们结构高度相似，在尾-尾结构中链接到一种基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)基因，这种重复的基因组区域也紧密地与D1Z2链接，此遗传标记包含一个具有高度多态性可变数目串联重复组成的一个不寻常的40-BP重复序列。因此，这些基因和多态性标记点D1Z2安排为端粒：D1Z2-58-MMP22-38-38-Cdc2L2-58- 58-Cdc2L1-38-38-MMP21-58-着丝粒。值得注意的是，CDC2L1和CDC2L2的内含子与外显子以及他们的侧翼区域基本上是相同的。在CDC2L基因各种产物中指定的773～786氨基酸，总共有15个氨基酸的差异，12个非保守的和3个保守的。两个独立的启动子/5′非翻译区域(UT)，即CpG1和CpG2，在以前报道的甲基化基因组CpG序列和从这两个基因中被用于表达>20个不同的CDC2L转录物是一致的[2]。在人体细胞中，这两个基因选择性剪接仅在编码N端结构域的外显子中进行，而不涉及蛋白激酶催化结构域。两个重复的基因细胞周期依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)11A、CDK11B(以前命名为CDC2L1、CDC2L2)，编码CDK11[3]。转录的蛋白主要分为两类：CDK11p110和CDK11p58。较大的CDK11p110异构体相对分子质量约为110×103，在所有细胞中广泛表达。较小的CDKp58异构体相对分子质量约为58×103，由CDKp110 mRNA编码区里的内部核糖体进入位点(internalriloosomal entry site，IRES)翻译而来，仅在G2/M期特异性表达[4]。

2 CDC2L1～2基因的功能

2.1CDC2L1～2基因与凋亡调控 Zhang等[5]研究发现，CDK11p58能磷酸化B-1,4-半乳糖转移酶1，增高其活性。Barna等[6]研究发现，Eμ-Myc/+细胞内Myc蛋白能在M期增加本应降低的帽依赖型蛋白的表达水平，而抑制依赖IRES翻译的蛋白表达水平，作为G2/M期表达且依赖IRES的CDK11p58表达水平显著降低，并出现多核细胞，中心体增多和基因组不稳定。而L24+/-细胞和Eμ-Myc/+细胞CDK11p58表达正常，无上述异常现象。Shi等[7]研究表明，家蚕eIF3f(翻译起始因子3f)被CDK11p46在体内直接磷酸化。磷酸化的家蚕eIF3f在调节翻译和细胞凋亡的功能方面起着重要的作用。

2.2CDC2L1～2基因参与组织损伤修复 Voisine等[8]研究发现，非糖尿病人CDC2L1在心脏停搏手术和心脏分流手术前后的比例为1∶4，这提示CDC2L1在组织修复中有重要作用。

2.3CDC2L1～2基因调节细胞生理活动 Ovcharenko等[9]通过RNA干扰技术在HeLa细胞干扰CDC2L1基因能促进细胞的增殖，干扰CDK11则抑制细胞增值，该结果表明CDC2L1基因有抑制细胞增殖的作用，而CDK11则有促进细胞增殖的作用。Choi等[10]研究证明，通过磷酸化CDK11(p110)，细胞周期检测点激酶2(checkpoint kinase 2，CHK2)促进前体mRNA剪接。Liu等[11]研究证明，CDK11(p58)和β1,4-半乳糖基转移酶-I(β1,4-galactosyltransferase-I,β-1,4-GALT-I)功能之间的互相作用在注射脂多糖后星形胶质细胞活化过程中发挥了重要作用。Wilkinson等[3]报道，果蝇细胞周期蛋白依赖性激酶11的自噬是一个调制器。人PITSLRE同源基因(CDK11)的丢失，最初显示诱导细胞自噬，但在稍后的时间点CDK11自噬通量和货物消化被严格要求。由于PITSLRE/CDK11在果蝇和人类细胞调控自噬，这种激酶代表了一种新型的自噬机制的保守部分。Yokoyama等[12]研究结果表明，CDK11是负责鸟苷三磷酸酶依赖金属硫蛋白稳定在染色体周围与这个地方纺锤体组装和主轴功能正常率的稳定是必不可少的。

3 CDC2L1～2基因与肿瘤

肿瘤是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的异常病变。近年来的研究表明，CDC2L1～2基因与多种肿瘤的发生、发展有着密切的关系[13-21]。

3.1CDC2L1～2基因与胰腺导管腺癌的关系 余诗灏等[13]研究结果显示，人胰腺导管腺癌细胞(MIAPaca-2)单克隆细胞(实验组)与空载体组细胞和空自对照组细胞相比，G1期和S期细胞比例显著下降；细胞增殖能力显著提高；细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白D3、p21等G1/S期相关调控基因信使RNA水平较两组对照细胞显著升高，结果表明，过表达的CDK11p58通过上调细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白D3、p21基因转录水平，促进细胞通过G1/S期检验点，从而加快细胞的增殖。该研究为进一步研究CDK11p58与胰腺癌的关系及胰腺癌的治疗奠定了一定的基础。

3.2CDC2L1～2基因与结直肠癌的关系 Naik等[14]报道，Wnt基因/β联蛋白的信号级联是关键的发展调节器，并且失调的Wnt/β联蛋白通过Wnt靶基因异常激活有助于选定癌症，如结直肠癌、乳腺癌、肝癌。通过一个强大的四分位数为基础的统计分析和辅助屏幕得到了包括CDC2L1在内的几个值得进一步研究的激酶，这提示CDC2L1与结肠癌的发生存在相关性。

3.3CDC2L1～2基因与皮肤癌的关系 Chandramouli等[15]报道，利用聚合酶链反应——限制性片段长度多态性分析，发现在CDC2L(GT)小鼠和CDC2L+/+小鼠乳头状瘤组织Harvey鼠肉瘤原癌基因(H-ras)基因的第61位密码子有A→T位移突变；Ki-67染色发现CDC2L(GT)(77.75%)乳头状瘤较CDC2L+/+(30.84%)肿瘤增殖增加，该研究表明，CDC2L基因的一个等位基因丢失(编码CDK11)有利于体内二甲基苯蒽/佛波酯(DMBA/TPA)诱导的皮肤癌。Nelson等[16]报道，用荧光原位杂交技术发现14个不同的黑色素瘤细胞系中的8个细胞系，染色体1上的CDC2L1基因复合体的一个等位基因被删除或易位；相对于正常的黑色素细胞，采用聚合酶链反应-单链构象多态性分析法分析和DNA直接测序，观察到在4个不同的细胞系中CDC2L1基因的5′启动子区域发生了突变；Western blot分析显示，PITSLRE蛋白在一些细胞系及相对于正常黑色素细胞的四个外科手术切除的恶性黑色素瘤标本中的表达水平下降；该研究结果可推测，在CDC2L基因的畸变可能导致黑色素瘤的发病或恶化。

3.4CDC2L1～2基因与骨肉瘤 Duan等[17]研究发现，骨肉瘤细胞显示CDK11表达高水平。无论是慢病毒短发夹RNA或干扰小RNA(siRNA)抑制细胞生长和诱导骨肉瘤细胞凋亡均能阻止CDK11表达，免疫组织化学分析表明，CDK11表达水平高的骨肉瘤患者与CDK11表达水平低的骨肉瘤患者相比生存期明显较短，全身体内注射准备在体内的CDK11 siRNA降低了骨肉瘤皮下移植瘤模型中肿瘤的生长[17]。该研究表明，骨肉瘤细胞的生长和存活必不可少的是CDK11信号。

3.5CDC2L1～2基因与前列腺癌 Zong等[18]研究表明，记录分析转化细胞和前列腺特异性抗原在前列腺癌细胞中的表达，作为细胞周期蛋白D3和相对分子质量为58×103的细胞周期蛋白依赖性激酶11异构体抑制雄激素受体转录活性的衡量标准。雌激素受体、细胞周期蛋白D3和CDK11p58形成一个三元复合物，并被共定位在细胞和前列腺管腔上皮细胞层。在特定位点的磷酸化控制雄激素受体活性。雄激素受体的Ser-308位点在体内和体外被细胞周期蛋白D3/CDK11p58磷酸化，导致雄激素受体转录激活单元1的活性被抑制。另外，细胞周期蛋白D3/CDK11p58通过抑制雄激素受体而抑制前列腺癌。这些数据表明，在负性调节雄激素受体功能时涉及到细胞周期蛋白D3/CDK11p58信号。

3.6CDC2L1～2基因与多发性骨髓瘤 Tiedemann等[19-20]在没有涉及预想的机制观念下，在承载普通的t(4;14)，t(14;16)和t(11;14)易位的骨髓瘤线中，进行全激酶组的siRNA致死性研究以在骨髓瘤细胞中找出极其脆弱的蛋白激酶；该研究发现，与非淋巴人类体组织相比，骨髓瘤生存激酶、CDC2L1在原发性骨髓瘤中显示为选择性表达，并促进骨髓瘤细胞的存活。

3.7CDC2L1～2基因与非霍奇金淋巴瘤 Dave等[21]测定1p36区经常涉及的分子方面的影响，发现通过使用TP58clk-1DNA(噻吩吡啶类衍生物化合物标记的细胞周期调节蛋白激酶基因1脱氧核糖核酸)探针的荧光原位杂交检测来自可能缺失CDC2L1的26例患者的31例标本，发现分裂中期含有1p36区的异常，23例表现出异常染色体1的CDC2L1缺失；26例患者中的2例，互补配对染色体基因位点易位，并在四个标本(均来源于一例)中CDC2L1没被删除，试验表明，1p36的重排及因而导致的CDC2L1基因位点的缺失在非霍奇金淋巴瘤中是非常重要的。

3.8CDC2L1～2基因与瘢痕疙瘩 瘢痕疙瘩是一个超常增生的致密的纤维组织，是遗传易患个体在创伤愈合中形成的良性真皮肿瘤，其发病与抑癌基因的失活及原癌基因的激活相关[22-23]。张刚等[24]报道，在27例瘢痕疙瘩的研究分析中发现，有21例发生基因突变，外显子7是最普遍受影响发生突变的部位，分析15例发生突变的基因发现：10例患者(37%)中在密码子247有一个碱基G缺失和12例患者(44.4%)中在密码子267有一个碱基A插入。其余6例(25.9%)在外显子11(密码子433，N=3)和外显子14(密码子520，N=3)中基因发生了突变；健康皮肤组织与瘢痕疙瘩皮肤组织对照比较，统计学差异在于组与组之间的密码子247碱基G的缺失和密码子267碱基A的插入，确定了CDC2L1基因中外显子7两种突变与瘢痕疙瘩疾病的相关性。管桥宇[25]报道，瘢痕疙瘩组织与正常组织CDC2L1基因甲基化阳性率的比较，瘢痕疙瘩组织CDC2L1基因异常甲基化阳性率是47.1%(5/12)，而正常对照组织的是0%(0/12)，应用卡方检验发现瘢痕疙瘩组织中CDC2L1甲基化阳性率显著高于正常皮肤组织(P<0.05)。

4 小 结

目前大多数研究发现，CDC2L1～2基因在中枢神经损伤，细胞有丝分裂、凋亡、纺锤体形成、微管稳定，以及肿瘤的发生、发展等方面有明显关联。随着遗传学和表观遗传学的研究不断深入，CDC2L1～2基因在肿瘤和其他相关疾病中的转录、表达等情况逐渐被认知，但是CDC2L1～2基因在正常及肿瘤组织中的具体表达部位及功能尚有待进一步研究，其参与肿瘤发生、发展的具体机制及作用仍不是十分清楚。相信随着研究的进一步加深，CDC2L1～2基因在肿瘤及其他相关疾病中的具体发病机制将逐一阐明，将为中枢神经损伤的治疗及肿瘤的预防和治疗等方面给予新的启迪。

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