JWA基因的研究进展

徐丽娟,李 进 综述,高 勇 审校(南京医科大学附属淮安第一医院肿瘤内科，江苏淮安 223300)



·综 述·

JWA基因的研究进展

徐丽娟,李 进 综述,高 勇△审校(南京医科大学附属淮安第一医院肿瘤内科，江苏淮安 223300)

JWA基因； 恶性肿瘤； 细胞分化； 血管形成； 耐药

JWA基因参与了细胞分化凋亡调控、氨基酸代谢、细胞骨架形成、DNA 损伤与修复、氧化应激等多种功能的调控,研究显示JWA基因与恶性肿瘤发生、发展、预后等密切相关，近期还发现JWA基因还参与了肿瘤血管生成、耐药等，本文将对JWA基因作用及在恶性肿瘤中的研究现状进行综述。

1 JWA基因和蛋白

JWA基因是由周建伟教授1998年分离克隆的一个受维甲酸(RA)诱导的与细胞分化调节有关的细胞骨架样基因。JWA基因定位 3p14，3个外显子和2个内含子，JWA启动子区含有多种顺式反应元件(应激反应元件、佛波酯反应元件、高铁血红蛋白反应元件和热休克反应元件等)，参与细胞对多种环境理化因素的应答反应[1]。JWA基因存在多个单核苷酸多态性(SNPs)位点，SNPs位点可能影响JWA基因对各种环境刺激产生的应答反应，对DNA损伤和修复过程产生负面效应，最终引发肿瘤的产生[2]。JWA基因编码蛋白188个氨基酸，相对分子质量为21．5×103。该编码蛋白为3次跨膜蛋白，膜外侧有2个丝氨酸残基的蛋白激酶C(PKC)磷酸化位点(SDR-SLR)。JWA蛋白在细胞内与α、β微管蛋白结合，在微管聚合和解聚过程中与微管蛋白在胞内分布平行，对微管的稳定和运动有调节作用，参与细胞有丝分裂。JWA蛋白是细胞内氨基酸总量的一种重要负性调节蛋白，选择性地调节细胞内谷氨酸和牛磺酸水平，对细胞内氨基酸平衡起调节作用[2-3]。

2 JWA与细胞分化

JWA编码蛋白广泛存在于多种组织、器官中，参与多种分化凋亡诱导剂涉及的信号通路，参与细胞对应激刺激的应答，JWA蛋白在肿瘤细胞与非肿瘤细胞，高分化与低分化癌表达呈现明显差异，JWA蛋白表达与肿瘤细胞分化程度有关[4]。夏薇等[4]在体外试验研究中提示,以佛波酯TPA、ATRA处理K562细胞株，JWA基因表达呈反向变化，提示细胞恶性转化可能影响了JWA基因涉及的信号通路，即JWA基因参与细胞分化和凋亡的调控。沈群等[5]在体外以ATRA、AraC及TPA诱导HL-60细胞,发现细胞向粒、单核、巨噬细胞样分化。分化剂阻止细胞进入S期,抑制增殖,促进分化。分析JWA基因表达发现JWA在mRNA及蛋白水平上均呈时间依赖性增加,认为诱导剂通过TRE和RARE直接调节JWA基因参与细胞分化和凋亡的共同信号途径。临床研究在白血病发病初期，JWA基因对诱导分化剂不敏感,而经ATRA治疗10 d后,JWA基因转录抑制，提示HL60细胞与原代白血病细胞在诱导分化机制方面可能不尽相同。热休克蛋白(Hsp)参与细胞生长、发育、分化和应激等，其中Hsp70与白血病细胞增殖分化有关。茆文革等[6]使用多种分化诱导剂建立K562细胞诱导分化和热应激模型,检测JWA、Hsp70、热休克转录因子(HSF1)、HSF2 蛋白表达水平，发现JWA、Hsp70蛋白表达水平增加，且变化趋势相似。朱婷等[7]用H2O2建立K562细胞损伤和凋亡模型，不同时间检测K526细胞中JWA蛋白、P53蛋白、热休克蛋白的表达水平，结果在细胞损伤和凋亡中各蛋白表达都增高，JWA基因活跃地参与了H2O2诱导K526细胞氧化损伤应激和凋亡的信号通路。研究HeLa和MCF-7细胞发现JWA高表达促进微管聚合，增加细胞对As2O3敏感性，通过RNA干扰JWA可以通过p38 MAPK通路抑制As2O3诱导凋亡和微管聚集[8]。这些表明证据均表明JWA参与多种诱导分化剂的调控，参与细胞分化、凋亡、氧化应激。

JWA编码蛋白中有2个含丝氨酸残基的蛋白激酶(PKC)磷酸化位点(SDR-SLR)，叶健等[9]通过构建了含有这2个磷酸化位点突变的JWA表达载体转染MCF-7细胞,发现TPA诱导MCF-7细胞分化不是通过JWA蛋白PKC位点磷酸化实现的。随后研究证实TPA的抗细胞增殖至少部分是通过PKC激活MAPK信号通路促进p21合成，诱导细胞周期停滞、生长抑制及细胞分化，JWA下调能抑制MAPK/ERK的磷酸化，提示JWA调控细胞分化的机制涉及MAPK信号通路。

常城等[10]通过分离培养临床急性早幼粒细胞白血病(APL)患者全反式维甲酸(ATRA)治疗前后骨髓间充质干细胞(BMSC),检测BMSC黏附能力,ICAM-1、FN表达及JWA mRNA表达。发现ATRA治疗后,JWA上调表达影响患者BMSC黏附能力、黏附分子表达。认为ATRA至少部分通过上调JWA基因表达,介导的细胞分化和增殖改变，增强BMSCs功能。研究还发现JWA在细胞恶性转化中起到类似抑癌基因的作用，可能通过对突变型P53表达的下调来抑制细胞向恶性肿瘤细胞方向转变[11]。

3 JWA与肿瘤易感性

JWA基因的SNPs与多种肿瘤发生相关。研究已发现，该基因多态性与中国汉族人群患膀胱癌、胃癌和食管癌、白血病等多种恶性肿瘤的危险性有关。其中JWA启动子(-76G/C)与消化道肿瘤易感性显著相关，对202例消化道肿瘤患者外周血淋巴细胞基因组DNA标本检测发现JWA启动子-76G/C变异时罹患消化道肿瘤的危险性增加，外显子723T/G多态性在消化道肿瘤患者和健康人群中无明显差异[2，12]。对93例食管癌患者的JWA基因G723T多态性研究认为，与T/T基因型相比T/G和G/G 型食管癌发生率增高，提示JWA G723T多态性与食管癌易感性有关[13]。研究202例白血病患者JWA外显子2 454 位点c/A多态性发现，与454CC型相比，表达为454CA、AA、CA+AA型发生白血病的风险增高，即JWA外显子2 454位点c/A多态性与白血病发生密切相关[14]。而在107例胃癌标本发现JWA G723T多态性与胃癌易感性无明显相关性[15]。

4 JWA与肿瘤血管生成

以往研究认为JWA通过在MAPK信号通路以及肌动蛋白丝的重组过程抑制肿瘤迁移和转移，近期研究认为JWA还具有抑制肿瘤血管生成作用[1,3]。肿瘤血管生成是恶性肿瘤发生浸润及转移的重要基础，多种信号分子及信号通路参与该过程。整合素连接激酶ILK是一种Ser/Thr蛋白激酶，能够通过与整合素β1亚单位的结合介导细胞与胞外基质的连接，依赖PI3K的方式激活，使胞外信号得以向下游传递。研究认为ILK通过NF-κb/IL-6/STAT3/VEGF通路促进黑色素瘤血管生成[16]。

Bai等[17]研究黑色素瘤发现JWA可能通过转录因子Sp1调节整合素αVβ3，抑制整合素相关激酶(ILK)信号通路活化，抑制黑色素瘤血管生成。试验构建shJWA质粒转染黑色素瘤细胞株，研究JWA、ILK、整合素αVβ3蛋白及基因表达，发现JWA高表达伴有ILK和整合素αVβ3低表达，JWA低表达另两者高表达，JWA可以调节ILK表达，反之不能，说明JWA为ILK上游信号。整合素αVβ3通过促进ILK基因转录上调ILK表达，RNA干扰沉默整合素αVβ3后，JWA不能调节ILK表达。说明JWA通过整合素αVβ3调节ILK表达。以往研究认为，ILK通过NF-κb/IL-6/STAT3/VEGF通路促进黑色素瘤血管生成，但在该研究中发现JWA高表达抑制了pIKBα、p50、pSTAT3、VEGF和IL-6蛋白表达，ILK增加了这些蛋白表达，ILK仅部分中和JWA导致的蛋白抑制[16]。说明JWA可以通过ILK调节NF-κb/IL-6/STAT3/VEGF通路，还存在其他调节方式。在对370例黑色素瘤患者随访中发现，JWA是预后独立预测因素，JWA高表达患者分期早，5年生存率高[17]。有学者还发现在黑色素瘤中JWA参与了ING4抑制肿瘤血管生成过程，INK4活化JWA启动子，促进JWA表达，且JWA表达水平与肿瘤的临床病理分期和预后相关[18-19]。

Chen等[19]构建pEGFP-C1-AsJWA质粒转染胃癌细胞株模型，检测JWA、MMP-2、MVD、Sp1甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因和蛋白表达，发现胃癌组织中JWA表达抑制，MMP-2和微血管密度(MVD)表达增高，JWA和MMP-2表达负相关。沉默JWA表达可以诱导脐静脉内皮细胞血管形成，而抑制MMP-2表达可以抑制这一作用，提示JWA是通过MMP-2影响血管生成。对82例胃癌患者随访发现，MMP-2低表达JWA高表达患者5年生存率最高，MMP-2高表达JWA低表达预后最差。Sp1是MMP-2转录因子，研究中发现抑制JWA上调Sp1表达，JWA过表达抑制Sp1表达。电泳迁移位移试验证实，沉默JWA增加了Sp1的DNA结合能力，随后发现JWA不影响Sp1 mRNA表达，可能影响蛋白翻译后的稳定性负性调节Sp1蛋白表达水平。通过使用蛋白酶抑制剂证实JWA通过泛素蛋白酶通路抑制转录因子Sp1活性，抑制基质金属蛋白酶MMP-2表达，抑制肿瘤血管生成。

5 JWA与DNA损伤修复

Wang等[20]在氧化应激条件下,通过彗星试验证实JWA参与DNA链断裂修复，通过抑制JWA表达可以抑制DNA链再聚合，增加细胞对氧化应激的敏感性。细胞在氧化应急条件下导致内源性H2O2释放，H2O2刺激NF1与JWA启动子结合，促进JWA转录和翻译，活化的JWA通过调节E2F1的表达激活MAPK信号通路，上调XRCC1表达，XRCC1将JWA从胞质转运至胞核，JWA抑制XRCC1泛素化，调节和稳定核XRCC1的功能，参与碱基切除修复BER和DNA单链损伤修复SSBR。

Gong等[21]使用敲除JWA基因的小鼠构建化学物质致癌物DMBA/TPA诱导皮肤肿瘤的动物模型,发现敲除JWA基因小鼠皮肤肿瘤发生受到抑制，JWA的缺失增加了DMBA诱导表皮细胞DNA损伤，抑制了TPA诱导的MEK-ERK-MAPK信号通路活化，以及细胞增殖和皮肤乳头状瘤的形成。这些证据提示JWA可能是DNA切除修复过程中不可或缺的信号分子。

6 JWA与耐药

有报道，在人绒毛膜癌、乳腺癌、黑色素瘤、胃癌等多种肿瘤细胞中敲减JWA的表达后,P-糖蛋白(P-gp)表达上调[22]。研究发现JWA敲减模型细胞中多药耐药基因(MDR1) mRNA、环氧化酶-2(COX-2)及P-gp表达水平上调。siRNA可有效干涉MDR1表达,但不影响JWA表达水平。采用siRNA干涉COX-2的表达后,P-gp的表达水平下调,认为COX-2是介于JWA和P-gp之间的分子,JWA可通过COX-2调节P-gp的表达影响胃癌细胞的多药耐药性。Wang等[23]对102例胃癌病例研究发现JWA低表达的胃癌患者临床病理恶性程度高分期晚，生存时间短，但对化疗更敏感。汤唯艳等[24]研究64例晚期胃癌患者化疗前检测723和454基因型，予含紫杉类药物方案治疗，观察化疗疗效与723和454位点多态性的关系。与723TT基因型相比，携带723TG/GG基因型者疗效好，454A>C多态性与疗效无关。认为JWA基因723T>G多态性位点与晚期胃癌对紫杉类药物的化疗疗效相关性有关联，提示JWA多态性可能成为预测胃癌化疗疗效的指标之一。有学者对709例胃癌术后患者研究中发现FAK高表达JWA低表达胃癌患者预后差，JWA低表达患者可以从含顺铂化疗方案中获益[25]。

7 展 望

尽管相关研究阐述了JWA基因通过多条信号通路参与了细胞功能的调控，但由于信号通路中Cross-talk存在，其在相关信号通路上的具体作用和调节机制仍有待进一步阐明。最近研究证据表明JWA具有参与调控血管生成，影响耐药等作用，JWA是否能成为肿瘤治疗的新靶点，需要进一步深入的研究。

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10.3969/j.issn.1672-9455.2015.18.067

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1672-9455(2015)18-2795-04

2015-03-25

2015-04-21)

△通讯作者，E-mail:hayy_gy@163.com。