Cdc25C和CyclinB1在细胞周期调控及肿瘤发生发展中的作用

彭 花综述，蒋孝华审校

（南华大学附属第一医院，湖南衡阳421001）

Cdc25C和CyclinB1在细胞周期调控及肿瘤发生发展中的作用

彭 花综述，蒋孝华审校

（南华大学附属第一医院，湖南衡阳421001）

cdc25磷酸酶类； 细胞周期蛋白B； 细胞周期； 肿瘤； 综述

细胞周期是指能持续分裂的真核细胞从一次有丝分裂结束后生长，再到下一次分裂结束的循环过程，包括分裂间期和分裂期2个阶段。细胞分裂间期包括DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、DNA合成后期（G2期）3个时期，细胞分裂期被称为M期。细胞在G1期进行必需的生长物质准备，在S期进行DNA的合成与复制，在G2/M期检查点对遗传物质DNA进行必要的检查和修复确保其准确性，接下来进入最重要的分裂期M期，将遗传物质和胞质均衡分裂到下一代细胞中，完成细胞分裂。细胞周期是一个循环过程，包括了细胞物质的积累和细胞分裂的循环，周期的长短是细胞所处状态的一种直接反映。到目前为止，发现与细胞周期调控有关的分子包括周期蛋白依赖激酶（CDK）、周期蛋白依赖激酶抑制剂（CKI）、周期蛋白（Cyclin），其基因被称为细胞分裂周期基因（Cdc），共同构成了细胞周期调控的分子基础[1]。本文就近年来对CyclinB1和Cdc25C生物学特性和功能的研究做综述。

1 Cdc25 C和CyclinB1 分子特征

Cdc25C基因有5种剪切体，其定位于染色体5q31，编码473个氨基酸，相对分子质量大小约为53.23×103。N端和C端分别包含不同的重要区域，N端包含有磷酸化等多个位点，这些位点的不同修饰与正常细胞周期调控相关。C端包含有Cdc25C基因的催化区域，能使蛋白质底物快速磷酸化[2]。

CyclinB1是第 1个被发现的细胞周期蛋白，是CyclinB家族中2个成员之一，属于高度保守的蛋白家族。其编码基因定位于5q12，其基因有8个内含子，9个外显子组成，相对分子质量约为46×103。成熟促进因子（MPF）由调节亚基CyclinB1和催化亚基CDK1组成，是有丝分裂调控的关键点，其活性调节在有丝分裂过程中起重要作用。

2 Cdc25 C和CyclinB1 在细胞周期G2 /M期中发挥重要作用

Cdc25C基因是细胞周期调控中的一个关键基因，Cdc25磷酸酶家族在哺乳动物细胞中有包括Cdc25A、Cdc25B和Cdc25C 3个同源异构体，在细胞周期G2/M期中发挥重要作用[3]。三者在G1/S和G2/M期转换中相互协调，协同进入S期，并在调节G2/M期转换中起重要作用[4]。在M期的启动阶段，Cdc25C进入细胞核内，催化Cdc2 Y14/Y15位点去磷酸化，进而使Cdc2/CyclinB1复合体激活，细胞有丝分裂进程拉开序幕[5]。在这过程中，Cdc25C的核质定位可被S216位点磷酸化调节。其他位点的修饰同样可影响Cdc25C的功能，如T48位点磷酸化可调节Cdc25C的稳定性及降解，涉及G2/M转换过程。Cdc25C与CyclinB1、p38 MAPK、MAPKAP kinase-2等因子一起，共同调节细胞周期检查点应答和细胞周期运行。Smith-Donald等[6]在感染单纯疱疹病毒的细胞研究中发现，通过Cdc25C的C末端区，ICP22和US3蛋白酶抑制其磷酸化作用。而ERK-MAP酶直接与G2/M期换变中Cdc25C的活化相关[7]，c-Abl酪氨酸激酶可能调控Cdc25C在细胞周期转换中的作用[8]。Hour等[9]研究mj-66，一种合成喹唑啉酮类似物，通过DNA损伤诱导胶质瘤细胞死亡。有研究发现，其通过增加磷酸化Chk1和Cdc25C蛋白水平干扰G2/M期的DNA损伤检验点。Sarkar等[10]在对姜黄素通过HDAC6调节热休克蛋白（HSPs）增强白血病抗肿瘤药物的疗效研究中发现，不同的细胞周期调节蛋白（p53、p21、Cyclin B1、CDK1、Cdc25C蛋白）和凋亡相关蛋白（Bcl-2、Bax、Bid、Bad、Apaf1、AIF、Cyt c）的改变，通过一系列的调节，使细胞停滞在G2/S期从而凋亡。

在细胞周期调控中，CyclinB1转录调控起非常重要作用，CyclinB1的mRNA水平与蛋白水平呈正相关，其启动子区是非常关键的区域，在细胞周期不同阶段有不同的转录因子和转录调节蛋白与其相结合。CyclinB1表达增加能使G2/M期转换加速，甚至导致细胞异常增生；Nakata等[11]研究发现，转录因子c-Myb与细胞周期密切相关，c-Myb过表达使CyclinB1表达增多，加速G2/M期转换。Yuan等[12]用RNA干扰的实验方法使CyclinB1表达明显减少，流式细胞术结果出现G2/M期阻滞，提示CyclinB1的表达与细胞周期密切相关。Spaziani等[13]研究发现，丙型肝炎病毒核心蛋白能通过p38MAPK和JNK途径增加细胞CyclinB1-Cdk1复合体的活性，由于p38和RNA依赖蛋白激酶抑制（PKR）活性的影响，丙型肝炎病毒核心蛋白促进CyclinB1的核输入，p38MAPK在G2/M期过渡期有重要作用。并且发现PKR在调节G1/S和G2/M期的重要作用越来越明显，在这过程中诱导M期阻滞。Xia等[14]研究显示，姜黄素类似物A501显著抑制细胞增殖，流式细胞术显示A501会导致G2/M期阻滞和诱导细胞凋亡。蛋白质印迹技术表明其下降CyclinB1、Cdc-2、Bcl-2的表达，同时增加p53 Bax和caspase-3蛋白的表达。Li等[15]分析卵巢癌细胞和正常卵巢细胞，通过烟酸己可碱33342染色和流式细胞仪分析表明，球毛壳甲素（CHK）通过p53依赖性caspase-8的活化途径诱导细胞凋亡，通过增加p53的表达和磷酸化p38介导CyclinB1引起G2细胞周期阻滞。Liu等[16]研究发现，2种肺癌细胞株A549和H1299，采取了慢病毒介导的RNA干扰（RNAi）技术沉默一种钙依赖的肌动蛋白（SCIN）表达，沉默的SCIN明显抑制2种细胞体外克隆增殖形成能力，流式细胞仪分析表明，沉默SCIN导致G0/G1期细胞周期阻滞以及亚G1期的细胞过量累积，并且导致CyclinB1、p21和PARP表达的显著增加。Xia等[17]在对sklb316，一种新的细胞周期进程的小分子抑制剂，流式细胞仪检测结果表明，sklb316可诱导的G2/M期细胞周期阻滞，Xie[18]从羊蹄中分离出的physcion 8-O-beta-glucopyranoside（PG）对细胞存活率有明显的抑制作用，呈剂量和时间依赖性。PG增殖抑制作用通过Cdc2和CyclinB1蛋白表达，使细胞阻滞在G2/M期阶段。

Cdc25C在调控细胞周期G2/M转换过程中有重要作用，其磷酸酶活性对于激活Cdc2/CyclinB复合体，开启细胞有丝分裂进程至关重要。Cdc2/Cyclin B是一个主要的G2/M期转变在G2期检查点的总开关。当Cdc25C磷酸酶活性受抑制时，Cdc2/CyclinB复合物的活性也将受阻抑，G2期检查点的总开关处于“关闭”状态，发生G2/M期阻滞。如果细胞在有丝分裂周期中出现DNA复制受损，通过去磷酸化作用Cdc25C蛋白在细胞质中发生分解，使细胞的有丝分裂停留在G2/M期，因此，突变的基因不会传向子代细胞。Liu等[19]研究发现，山萘素在6 h时诱导的G1细胞周期阻滞，12 h时诱导G2/M期阻滞。山萘酚降低Cdc25C、Cdc2、CyclinB1蛋白水平，以及Cdc2活性。

3 Cdc25 C和CyclinB1 与肿瘤发生发展密切相关

凌晖等[20]研究分析，二烯丙基二硫（DADS）对人胃癌细胞的细胞周期的影响，结果提示，DADS可抑制人胃癌BGC823细胞增殖，可能是通过作用于Cdc25C磷酸酶、CyclinB1蛋白诱导人胃癌细胞增殖抑制与细胞周期G2/M期阻滞。Chen等[21]通过研究kotomolide A（KTA）在肺癌细胞中的抗癌作用，发现在KTA的干预下，Cdc25C的表达明显减少，发生G2/M期阻滞，提示Cdc25C与肺癌的发生有相关性。Wang等[22]在研究女阴鳞状细胞癌中证实Cdc25C表达增多，研究进一步发现，Cdc25C在丝氨酸216（S216）位点高度磷酸化这一改变与肿瘤的发生密切相关。Ozen等[23]研究发现，Cdc25C在前列腺癌细胞中过表达，并呈现高的去磷酸化活性，并与侵袭性有密切相关性。张强等[24]通过对比肾透明细胞癌组织和正常肾组织中Cdc25C的表达量，结果显示Cdc25C在癌组织中的表达明显高于正常组织。这些进一步支持Cdc25C表达量的变化与肿瘤的发生机制有关。Yoshimi等[25]研究表明，53%家族性血小板疾病/急性髓细胞白血病（FPD/AML）患者发现有Cdc25C蛋白变异，突变蛋白破坏了G2/M期检查点和促进存在DNA损伤的细胞周期的进展，提示对FPD/AML患者恶化有关键作用。研究还发现，7例中3例有各自不同的Cdc25C蛋白突变，GATA2是后续突变的目标，因此，其是确定在血液系统恶性肿瘤的一种新型基因目标，可作为早期临床预测FPD/AML进展的生物标志物。梁马可等[26]实验结果显示，与癌旁组织及正常肝脏组织相比，Cdc25C在肝癌组织中的表达明显增高；Cdc25C表达阳性的患者原发性肝细胞癌（HCC）复发时间早于Cdc25C表达阴性的患者，以上结果均提示Cdc25C对肝癌的发生发展有重要作用，且在HCC的复发过程中同样起着作用，可能会成为肝癌早期诊断及判断预后的重要标记物。同时，研究还发现，肿瘤的大小和分化程度的差异与Cdc25C表达量有相关性。CLDN6蛋白是一种构成细胞间紧密联系的蛋白，研究还发现，Cdc25C蛋白的表达与CLDN6蛋白的表达呈正相关，二者间可能通过某种途径联系在一起，共同促进细胞增殖，具体机制目前尚不清楚。Esmaeili等[27]用卡来可黄素，一种有抗癌作用的黄酮类化合物，通过以下途径影响了人肝癌细胞HepG2的活力：（1）通过在G2/M期，导致生长停滞和凋亡抑制细胞周期的进程；（2）降低的有丝分裂激酶Cdc2，有丝分裂磷酸酶Cdc25C蛋白，有丝分裂细胞Cyclin B1和凋亡因子（pro-caspases-3、pro-caspases-9）的表达；（3）增加线粒体凋亡相关蛋白、细胞内氧自由基、一氧化氮水平。进一步研究了磷酸化细胞外信号相关激酶（ERK1/2）、c-Jun氨基末端激酶和p38 MAPK，发现其均在被卡来可黄素处理的HepG2细胞内显著增加。并且，磷酸化的Akt在处理过的细胞内显著降低。这种模式进一步支持了PI3K/ Akt的阻滞和MAPKs的激活是卡来可黄素介导人肝癌细胞凋亡和G2/M期细胞周期阻滞的关键。

多种恶性肿瘤有CyclinB1异常表达。Liu等[19]研究发现，在头颈部鳞状细胞癌，非诺贝特通过诱导G2/M期阻滞和凋亡增强放疗作用，研究进一步发现，非诺贝特通过降低CDK1/CyclinB1激酶复合物的活性诱导细胞凋亡和G2/M期阻滞。Calvisi等[28]通过对比胃癌组织和正常组织发现CyclinB在胃癌中表达升高，并且参与肿瘤淋巴转移。通过用RNA干扰方法减少CyclinB1表达，结果显示G2/M期阻滞，同时增强细胞对化疗药物的敏感性，均提示CyclinB1在肿瘤细胞存活以及侵袭、增生过程中起重要作用。CyclinB1作为Notch信号通路中的下游目标，在前列腺癌的进展中发挥重要作用[29]。Ding等[30]CyclinB1可作为ER+乳腺癌的预后标志物，在这项研究中发现，CyclinB1对ER+乳腺癌患者无远处转移生存率，无病生存率，无复发生存率和总生存期有显著的预测能力。研究还发现，CyclinB1与激素治疗的抗性密切相关，GSEA分析表明，其表达与内分泌治疗样本的耐药基因呈正相关。研究中利用CyclinB1的药物相互作用网络，证明了CyclinB1和几个可用的癌症药物之间的相互作用。因此，可提议CyclinB1作为ER+乳腺癌的激素治疗疗效监测和预后的生物标志物，其可研发成预防甚至逆转激素治疗耐药新策略的一个有希望的目标。此外，CyclinB1的表达可能有助于监测激素治疗和直接的个性化治疗。

Fang等[31]研究证实在一系列肿瘤中CyclinB1mRNA和蛋白表达增加，同时Chk水平表达也增加。抑制Chk1导致细胞增殖减少，CyclinB1蛋白表达下降，进一步研究表明，下调CyclinB1减少了相关体外肿瘤细胞的增殖。特别是，抑制CyclinB1导致了HCT116和SW480细胞明显的G2/M期阻滞，干扰了Cdc25C和CDK1的表达。另外，抑制CyclinB1促进了细胞凋亡。总之，这些结果提示了CyclinB1由Chk1激活，发挥其在结直肠癌细胞中的致瘤作用，说明通过下调CyclinB1可能有望研发出一种新型治疗结直肠癌的方法。

4 小 结

Cdc25C和CyclinB1在细胞周期G2/M转换中起重要作用。在对肝癌、结肠癌、胃癌、前列腺癌等多种肿瘤的研究中发现存在CyclinB1和Cdc25C的表达较正常组织明显升高，提示CyclinB1和Cdc25C在肿瘤发生发展过程中起着作用，二者相互作用于细胞周期，促进细胞增殖，具体机制有待进一步研究。Cdc25C和CyclinB1有望成为作为肿瘤标志物以及肿瘤治疗靶点，将对肿瘤的早期诊断和治疗起着重要作用。

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彭花（1985-），女，湖南湘潭人，硕士研究生，主治医师，主要从事病毒性肝炎临床与基础研究工作；E-mail：252279706@qq.com。

蒋孝华（E-mail：dream_03_08@126.com）。