E2F3对肿瘤细胞增殖调节作用的研究进展

梁紫积 刘磊 综述 柳建军 审校

作者单位：524001 湛江 广东医学院附属医院泌尿外科

综述

E2F3对肿瘤细胞增殖调节作用的研究进展

梁紫积 刘磊 综述 柳建军 审校

作者单位：524001 湛江 广东医学院附属医院泌尿外科

E2F转录调节因子具有调控细胞增殖、分化和凋亡相关基因转录的作用，E2F3作为E2F家族的重要成员，在调控细胞增殖、凋亡、分化等过程中起着重要作用。本文主要对E2F3如何调节细胞增殖和调控细胞周期及其与肿瘤的关系进行综述，以探讨E2F3在细胞生命活动中的作用及其临床意义。

肿瘤；E2F3；细胞周期；细胞增殖

细胞周期调节失控是大部分肿瘤发生、发展的重要环节，其中E2F转录调节因子在细胞周期调控中起着非常重要的作用。自从20世纪80年代研究人员发现E2F转录调节因子家族后［1］，多项研究表明其在细胞增殖、凋亡、分化过程中起重要作用，并能通过多条信号通路调节细胞周期活动。E2F转录调节因子失调后常常导致细胞癌变等异常活动，肿瘤组织及肿瘤细胞中均有E2F的表达异常。E2F3作为E2F家族的重要成员，参与细胞的增殖与调控，与p53及Rb等基因有着密切的关系。本文就近年E2F3对肿瘤细胞增殖调节的研究进行综述，以进一步探讨E2F3在细胞增殖、凋亡及调控细胞周期机制等方面的作用及其与肿瘤发生、发展的关系和临床意义。

1 E2F3的结构与功能

E2F是转录调节因子家族，目前已发现有8个成员，包括E2F1～E2F8。首次发现是1986年K ov e sd i等［1］在研究腺病毒的E2启动子时，筛选出一个与SP1等已确定的细胞内转录因子中不同的转录因子，且与E2启动子的激活相关，被命名为E2F，其在哺乳动物细胞周期中扮演重要角色，尤其是在G1/S期转变过程中。在E2F家族中，E2F1～E2F3对细胞周期起着重要的正向调控作用，而E2F4和E2F5起负向调控作用，其余功能尚未明确。其中，E2F3为近年研究的热点，与肿瘤的发生、发展有密切联系。E2F3定位于染色体6p22，全长为91.5 kb，编码产物为E2F3蛋白，与其他家族成员不同，其分为两个亚基，分别为E2F3a和E2F3b［2］，他们由同一个基因位点编码而成。E2F3蛋白由465个氨基酸组成，其分子量为49 K D。

E2F3能通过细胞周期蛋白D1形成二聚体，参与细胞周期的调控，并和多种致癌和抑癌基因相关［3］。E2F3在多种肿瘤中的表达升高，因而成为肿瘤研究的热点。视网膜母细胞瘤蛋白（r e t in obl a sto ma p rot ein，p R B）是一个已确定的肿瘤抑制因子，其抑瘤作用在很大程度上依赖于对E2F转录因子的调节。E2F调控细胞周期则依赖于对细胞周期关键组件的转录调节［4，5］。最近研究发现，E2F3高表达与人类多种肿瘤的发生、发展有关，包括膀胱癌及前列腺癌等［6，7］。

2 E2F3调节细胞增殖

肿瘤的发生、发展取决于p16Ink4a-R b-E2F3信号通路和A rf-m d m2-p53信号通路的功能状态，E2F3可以通过这两个网络而发挥作用，起到调节细胞增殖的作用。A sl anian等［8］研究发现，在正常细胞中，E2F3直接参与调节Arf的转录，在野生型小鼠胚胎成纤维细胞中，E2F3与Arf的启动子结合，抑制其转录，E2F家族其他成员未参与此调节。敲除E2F3以后，Arf的转录活动明显受到抑制，小鼠胚胎成纤维细胞增殖明显增强。实验证明，E2F3的表达水平是Arf发挥对细胞异常增殖监控作用的关键。为研究E2F3在体内的作用，H um b e rt等［9］构建E2F3缺陷小鼠，而此小鼠的胚胎存活率只有预期的四分之一，这说明E2F3在正常发育中是非常重要的。该研究还初步分析了E2F3缺陷小鼠胚胎纤维母细胞，以确定其发生的分子机制，结果发现与多个基因有关，包括B-my b、cyclin A、cdc 2、cdc 6以及DHER，这些基因的表达都与E2F3相关，进而影响细胞增殖。同时还证实，E2F3缺陷的细胞在细胞周期及增殖方面存在缺陷，但是该细胞恢复E2F3的表达后其细胞增殖能力恢复正常。R a d y等［10］在人β细胞中发现，过表达的E2F3可以使β细胞增殖能力提高，但对其凋亡没有明显作用。

3 E2F3与肿瘤

3.1 E2F3在肿瘤中的扩增及表达

S hen等［11］研究发现，在多种肿瘤中染色体6p22位点有基因扩增。用多重定量聚合酶链反应分析膀胱癌，结果精确定位染色体6p22处有基因扩增。F e b e r等［12］研究发现膀胱癌的细胞系T CC S U P和H T1376细胞中染色体6p22处存在基因扩增。进一步研究发现其扩张区域为一段65M b含有12个基因的区域，该区域跨越E2F3基因位点，排除其他基因后，认定扩增基因为E2F3。该研究还对E2F3的表达与肿瘤临床分期及病理分级进行了分析，显示肿瘤临床分期及病理分级越高，E2F3的表达阳性率越高。约2/3的前列腺癌中E2F3呈高表达，通过多变量分析发现，E2F3可作为独立因子预测前列腺癌患者的总生存期［6］。

3.2 E2F3与肿瘤发生、发展的关系

近期研究发现，mi RN A，如mi R-449a、mi R-125b能通过抑制E2F3抑制细胞增殖，或者诱导细胞凋亡［13，14］。R en等［14］在肺癌中对mi R-449a和E2F3的关系进行研究，发现在肺癌A549和95D细胞株中过表达mi R-449a后，细胞周期停滞于G1期，细胞增殖受到抑制。E2F3是mi R-449a的直接靶点，当受到mi R-449a抑制后，E2F3的表达下降，进而造成细胞增殖抑制，而沉默了内源性的E2F3以后，也得到了相同的结果。O lsso n等［15］同时在膀胱癌及前列腺癌细胞中进行了研究，结果显示在膀胱癌细胞中过表达E2F3后，细胞增殖能力明显提高。T o m ovsk a等［16］发现，6p22基因扩增将导致肿瘤细胞增殖率提高。研究发现在前列腺癌细胞中，p R B缺陷的D U145在过表达E2F3后出现增殖力下降，而在p R B阳性的细胞株P C3中对增殖没有明显作用，这说明E2F3可能参与p R B调节信号通路。L i b e rt ini等［17］研究发现，E2F3在前列腺癌中调节多个肿瘤相关基因。在黑色素瘤中也有E2F3相关研究，N o guchi等［18］发现在黑色素瘤细胞M e wo中，E2F3的表达明显升高，过表达mi R-203后E2F3的表达降低，细胞增殖能力下降并出现衰老现象。E2F3在喉鳞癌组织中的表达明显高于癌旁正常喉黏膜组织（P＜0.001），且分化程度越低，其表达量越高（P＜0.05），5年生存率比阴性表达者低（P＜0.05）［19］。

4 E2F3调控细胞周期

肿瘤的发生、发展依赖于细胞增殖和凋亡，一旦该平衡被打破，则很可能发展为肿瘤［20］。Ink4a/Arf基因位点编码两个独立的肿瘤抑制蛋白，p16Ink4a和p19Arf（在人类中则是p14Arf）两个蛋白在细胞增殖与凋亡过程中起着非常重要的作用［21］，分别参与p16Ink4a-R b-E2F3信号通路和A rf-m d m2-p53信号通路的活动。

4.1 p16Ink4a-R b-E2F3信号通路

p16Ink4a是控制细胞周期的核心组成部分，它控制着G1激酶、cyc l in D·c dk4/6以及磷酸化状态下的口袋蛋白家族，包括肿瘤抑制因子视网膜母细胞瘤蛋白p R B以及p107和p130。在非磷酸化状态下，口袋蛋白与E2F家族结合，阻止某些基因表达，而这些基因表达是进入细胞周期所必须的［22］。p R B与E2F1、E2F2以及E2F3a结合，抑制了他们的转录活性，而这些转录因子的作用都是促进细胞周期进展，此时细胞周期受阻于G0/G1期。Rb基因缺陷的胚胎细胞中，E2F3会导致细胞异常增殖［23］。促有丝分裂信号通过对cyc l in D·c dk4/6的允许作用，抵抗了p16Ink4a对细胞周期的抑制，促进细胞周期进行，口袋蛋白继而发生磷酸化作用，使其与E2F分离，依赖E2F的基因得以激活。在正常细胞中，p16Ink4a-p R BE2F能够同时接受促进和抑制细胞增殖信号的调节，决定细胞是否进行分裂［24］。在多数肿瘤细胞中，p16Ink4a丢失，cyc l in D·c dk4/6上调，或者p R B丢失，导致此信号通路中断。当细胞从M期进入下一个细胞周期时，p R B去磷酸化再次连接到E2F上。近期研究确定了很多分子是由p R B/E2F联系起来的，这些分子能够修饰E2F依赖的启动子染色体，大部分与p R B相互作用的分子，如组蛋白甲基转移酶能引起异染色质化，并沉默S期基因［25，26］。为了能进入正常的细胞周期，E2F依赖的启动子需要从抑制状态转为有利于转录的状态。E2F3通过募集染色质调节因子（如HC F-1），再募集组蛋白赖氨酸去甲基化酶P H F8［27］和P H F8结合的多数启动子与E2F结合启动子并存在重叠序列。V o n等［28］研究发现，淋巴细胞特异性解旋酶与E2F3存在相互作用，它对细胞进入早期循环周期是必须的。在前列腺癌中，该酶与E2F3相互作用，共同促进细胞进入循环周期。以上可以得出，E2F异常激活将导致细胞增殖不受限制。

4.2 A rf-m d m2-p53信号通路

p19Arf是I n k4a/A rf基因位点的另一个产物，是p53肿瘤监控通路的关键组成部分［29］，在多数正常细胞中，p19Arf的表达水平很低，当细胞发生异常增殖时，其表达被激活。p19Arf的表达升高将抑制p53蛋白的泛素连接酶m d m2，导致肿瘤抑制因子p53的激活［30］，根据细胞的周围环境，使细胞周期停止或者进入凋亡途径。两条途径都会阻止细胞异常增殖，发挥抑制肿瘤的作用。一项研究发现，在早期肿瘤中，通过表达绿色荧光蛋白代替p19Arf，证实了Arf是由致癌信号因子诱导产生，也表明A rf-m d m2-p53信号通路的失活对肿瘤的增殖是必须的。在正常细胞中E2F3是A rf-m d m2-p53信号通路的抑制因子，在E2F3缺失条件下解除Arf阻遏，p53的活性增强［10］。这已在普通小鼠的胚胎纤维母细胞（ME F s）中得到证实［10］。可见，E2F3对p53起抑制作用，E2F3基因或其表达的蛋白如果出现异常，就可能导致p53抑癌途径功能失调，促进肿瘤发生、发展。E2F3的表达水平是A rf-m d m2-p53信号通路发挥对细胞异常增殖监控作用的关键［8］。

5 展望

细胞周期的调控较为复杂，至今仍有很多相关机制尚未阐明。转录因子E2F3在细胞周期和肿瘤发生、发展中都具有重要作用，同时又受到p R b、细胞周期蛋白和细胞周期依赖性激酶的调控。相信随着对其研究的日益深入，它与细胞周期以及肿瘤的关系将逐渐明确，开发靶向E2F3的治疗药物，必将对肿瘤治疗的进步产生积极影响，为肿瘤的基因诊断和基因治疗提供更多有价值的思路。

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［2014-12-20收稿］［2015-01-12修回］［编辑 阮萃才］

R730.2

A

1674-5671（2015）01-04

10.3969/j.issn.1674-5671.2015.01.14

广东省科技计划基金资助项目（NO.2012B031800221）

柳建军。E-mail：zj-liujj@163.com