EZH2基因在肿瘤方面的研究进展

王红梅(综述)，呼 群，苏乌云(审校)

(内蒙古医科大学第一附属医院肿瘤内科，呼和浩特 010050)

近年来的研究表明，polycomb group(PcG)蛋白的异常表达与人类恶性肿瘤的发生密切相关，主要由polycomb repressive complex 1(PRC1)蛋白复合物和PRC2蛋白复合物。Zeste基因增强子同源物2(enhancer of zeste homolog 2，EZH2)是PCR2复合物的催化活性亚单位，与果蝇基因同源，是PcG基因家族的核心成员，定位于人染色体7q35位置上，是通过催化组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化(H3K27m3)从而抑制基因表达。多种恶性肿瘤中EZH2呈高表达，如淋巴瘤[1-2]、乳腺癌[3]、前列腺癌[4]、胃癌等。EZH2与肿瘤的转移、不良预后有关[5-6]。这使其可能成为一个重要的早期诊断、评判预后的分子指标，更有可能成为肿瘤的靶向治疗的新靶点。

1 EZH2基因的起源及其结构

1996年Hobert等[7]研究与原癌基因Vav的蛋白产物相互作用的蛋白质时，发现了EZH2基因序列，当时命名为ENX-1。之后又在美国基因序列数据库(GenBank)中通过序列比对，发现位于染色体17q21上部分重叠序列、较短的与ENX-1高度同源但不完全相同的基因，将其命名为ENX-2。同年,Chen等[8]在研究21-三体综合征致病基因位点的毗邻基因时发现了一个与E(z)高度同源的序列(GenBank X 88270)，即EZH2，并将其定位于染色体21q22.2位置上。2000年Cardoso等[9]发现EZH2基因定位在人染色体7q35的位置上，2003年Hillier等[10]进一步证明了EZH2基因确实定位在人染色体7q35的位置上。

EZH2 基因含20个外显子和19个内含子，外显子长度为41～323 bp，开放读码框分布在19个外显子上；内含子长度为0.15～17.7 kb，转录后有两个剪接体：转录变异体 1和转录变异体 2[11]；cDNA 全长2.7 kb，编码613个氨基酸的开放式阅读框架[12-14]。EZH2基因的C端有1个由Su(var)3-9、Enhancer of zeste、trithorax三种蛋白共同结构域而命名的高度保守的 SET结构域，EZH2所介导转录抑制需要依赖完整的SET区域，所以说该SET区域如果丢失了就不能产生抑制表型，并且在一些情况下可以使基因去抑制化[15-16]。其N端有3个与果蝇 E(z)基因高度同源的保守序列。

2 EZH2的生物学作用及与其他表观遗传修饰酶的关系

2.1催化组蛋白甲基化 EZH2属于PcG基因家族的核心成员，PcG家族包括PRC1和PRC2两种多聚复合物，分别起着维持基因抑制和起始基因沉默的作用。PRC1由10个亚体组成，PRC2复合物由包括EZH2在内的几个基因共同构成，EZH2是PRC2的催化活性成分，其高度保守的SET结构域对核小体组蛋白H3的第9、27位赖氨酸进行甲基化修饰,从而抑制数百种基因,包括细胞生长、分化、肿瘤转移等相关基因的表达[17]。

2.2EZH2与DNA甲基化 以往认为EZH2基因沉默与DNA甲基化是互不相关的两个基因沉默系统，但是最近的研究指出，在人类细胞中EZH2和DNA甲基转移酶(DNA methyl-transferase,DNMT)在功能上相关。Viré等[18]研究表明，PRC2中的EZH2和EED两个亚基与DNMT1、DNMT2、DNMT3之间可以发生免疫共沉淀，而且DNMTs和EZH2还一起参与了某些特定靶基因的沉默；骨肉瘤细胞的RNA干扰研究结果表明，EZH2对靶基因DNMTs的结合是必不可少的，但是，DNMTs对EZH2 染色质结合却不是必需的。这表明在DNMTs对沉默靶基因的甲基化中，EZH2是作为上游基因进行调控的。后续研究发现，正常细胞中显示组蛋白H3-K27的EZH2靶基因与在肿瘤细胞中高度异常甲基化的基因存在密切关系[19]。

2.3EZH2与组蛋白脱乙酰基 PRC2能够直接与1型组蛋白去乙酰酶(histone deacetylases 1，HDAC1)反应，属于沉默机制的一部分。通过研究发现，PRC2具有组蛋白乙酰转移酶活性。在人类的细胞中，PRC2的结构与HDAC1、HDAC2相关。HDACs抑制剂曲古抑菌素A可以抑制PRC2介导的转录沉默[15]。HDACs在体内具有短暂的共同协调这些转录酶的作用。目前，这其中详细的作用机制还不清楚。总之，目前产生一种新的观点，肿瘤细胞中基因表达的异常由EZH2、HDACs和DNMTs 3种表观遗传沉默通路所调控。

3 EZH2基因和肿瘤的关系

3.1EZH2在肿瘤中的表达 近期有很多关于EZH2过表达和多种恶性肿瘤相关性的报道，如直肠癌、肺癌、胃癌、子宫内膜癌、胰腺癌、食管癌等[20]。研究发现，在这些肿瘤中，EZH2表达水平的改变最显著的是在前列腺癌和乳腺癌中,而且EZH2蛋白的表达水平是升高的[21]。很多学者发现，与正常组织相比，EZH2在肿瘤组织中过表达，并且EZH2的表达水平越高，其肿瘤的恶性度越高，预后也就越差；统计学分析表明，EZH2的表达水平可以作为前列腺癌和乳腺癌患者预后的一个有价值的指标[21]。最近有关于内皮性骨髓瘤(神经外胚层肿瘤)中EZH2过表达的报道，并且介导神经外胚层生长和转移浸润[22-23]。但是，有一个研究报道横纹肌肉瘤中EZH2表达是下调的[24]。

3.2EZH2基因在肿瘤形成中的作用 EZH2基因在多种恶性肿瘤中呈高表达,EZH2基因的过度表达往往与恶性肿瘤的进展及不良预后直接相关[25]。当在细胞发育过程中人为地促使EZH2过度表达，发现它具有很强的增殖和致癌能力。Li等[26]利用乳腺肿瘤病毒长末端重复序列在大鼠体内制造的肿瘤模型中发现，过度表达的EZH2基因可以引起上皮细胞的异常增生；此外，发现22%的弥漫性大B细胞性淋巴瘤的生发中心、7%的滤泡性淋巴瘤以及12%～23%的脊髓发育不良和骨髓增生性疾病患者的体细胞EZH2基因异常突变和缺失。大量的研究结果表明，Y641等位基因一般都是在B细胞淋巴瘤的肿瘤细胞野生型等位基因位点进行杂合突变的，因此Y641突变杂合子可以结合野生型EZH2基因增强H3K27甲基化作用，这在功能上等同于EZH2基因过度表达[27]。类似的研究报道显示[27]，在一些与EZH2基因的过度表达相关的外遗传情况的突变,同样与肿瘤的诱发有相关性。不论是EZH2基因过度表达,还是失活引起的基因突变都可能与某些类型癌症的发生、发展相关联，而且这些EZH2基因突变可能对一些特定人群中的靶基因会产生差别调控，从而促进肿瘤的形成。

3.3在癌症EZH2的监管作用 研究表明，EZH2可以调节人类不同类型的癌症转录、修饰水平,E2Fs转录因子结合PRC2-EZH2，Eed互相促进其表达，这些需要E2F调节细胞扩增[28]。EZH2基因表达也可转录激活融合尤文肉瘤蛋白EWS-FLI1，同时诱导EZH2表达具有关键作用的内皮细胞/神经分化和肿瘤的生长[22]。相反，SNF5,是一个染色质重塑亚基，被发现能直接抑制EZH2转录，在SNF5-缺失诱导的淋巴瘤中EZH2呈过表达，实体肿瘤微环境包含由于缺氧引起贫乏的氧合作用区域[29]。值得注意的是,组织缺氧/缺氧诱导因子1α激活与乳腺癌预后不良有联系。最近的一项研究进一步表明，多人数因缺氧导致氯乙基三氮烯咪唑酰胺诱导因子1α介导反式激活，促使EZH2的表达显著增强，反过来又促进氯乙基三氮烯咪唑酰胺的扩张和癌症进展[30]。除了转录调节，EZH2转录物被认为由几个微小RNA监管。例如，在淋巴瘤中微RNA26a结合并抑制EZH2转录物表达[31]。EZH2也可以被多种转录后修饰，EZH2在第21位通过丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶被磷酸化，导致PRC2组蛋白甲基转移酶活性减弱，促进肿瘤发展[32]。来自几个组织的新研究发现，EZH2受细胞独立循环信号控制是通过周期蛋白依赖性激酶1或周期蛋白依赖性激酶2在苏氨酸350/487位的磷酸化[33-34]。EZH2在第487位苏氨酸经周期蛋白依赖性激酶1的磷酸化，中断了EZH2与PRC2其他基因的交互作用，导致4-羟基-17-甲基睾丸酮活性降低[35]。然而另一报告显示，EZH2在苏氨酸345/487位的磷酸化促进了EZH2的泛素化和随后的退化[36]。此外，接触烟草烟雾冷凝物诱导EZH2募集反应到Wnt信号通道拮抗分子Dkk1启动子,导致Wnt信号的突变从而激活肺癌细胞[37]。然而，烟草烟雾冷凝物促进EZH2结合Dkk1启动子的机制依然是不清楚的，同样需要进一步调查。

4 展 望

人们对细胞记忆机制的认识不断提高，扰乱细胞的转录记忆系统可导致个体发育缺陷，促使正常细胞发生癌变。EZH2通过基因沉默机制改变细胞的记忆系统并调控转录，促进前肿瘤的恶性形成，EZH2与多种恶性肿瘤的发生、发展相关。虽然目前EZH2在相关领域的研究中取得了一定的进展，但是肿瘤的早期诊断和判断预后的分子标志物仍然很缺乏，另外EZH2在肿瘤中作用机制的下游基因仍不清楚。EZH2与其下游调控基因是如何相互调控而促进肿瘤的问题，还有待进一步研究和探讨，以期明确其能否成为肿瘤的潜在分子标志物以及靶向治疗的新靶点提供理论依据。

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