Wip1基因在肿瘤中的表达及机制研究进展

杨 阳，刘维鹏, 李士新

1.延安大学附属医院(延安716000)，2.延安大学教学部(延安716000)

野生型p53诱导的磷酸酶1(wild-type p53-induced phosphatase 1，Wip1)基因是较新发现的一种原癌基因，属一种丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，Wip1基因与其他致癌基因有协同作用，抑制了许多肿瘤抑制基因，它与人类多种恶性肿瘤的发生和发展密切相关[1]。人们已经开始针对以Wip1为靶点的化疗、放疗、及基因治疗进行研究，取得初步成果。因此本文就Wip1 基因在肿瘤中的研究进展做一综述。

1 Wip1 基因和Wip1蛋白

1997年, Fiscella 等经γ射线/紫外线照射诱导用mRNA差异表达基因筛选法发现了Wip1基因，并发现Wip1的表达依赖于野生型的抑癌蛋白p53[1]。Wip1蛋白主要存在于胞核内，是PP2C家族中的一员，由PPM1D (Protein phosphatase magnesium-dependent 1 delta) 基因编码。PPM1D基因含6个编码区，在人位于染色体17q23/q24区域，在小鼠位于11号染色体上p53 基因的附近；小鼠PPM1D与人PPM1D有83%的同源性。人Wip1蛋白的相对分子质量为 61 kD，有605个氨基酸；小鼠Wip1蛋白的相对分子质量为 66 kD，有598个氨基酸。人类Wip1多肽链包含两个主要区域：N-端第1-375位的氨基酸为磷酸酶区，序列高度保守；第376-605位的氨基酸为非催化区，序列低保守；第65-368位的氨基酸序列与蛋白磷酸酶2C(Protein phosphatase type 2C, PP2C)有高度同源性，其中N-端有3个区域完全相同，所以Wip1被归为PP2C蛋白酶家族，PP2C家族的蛋白均为丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶。

2 Wip1 基因的生理作用

Wip1基因对个体发育起着重要的调节作用。Wip1基因敲除鼠有发育不全、生殖器官萎缩、生殖能力下降和寿命缩短一系列改变。Wip1可通过增强类固醇受体共激活剂1的活性而正向调节雌激素、黄体酮和雄激素受体的活性[2]。Wip1在调节神经干细胞的生成中也起着重要作用，Wip1缺失的神经干细胞细胞周期停滞于G2期，细胞内p53蛋白磷酸化增加使依赖p53的细胞周期抑制因子如p21等表达上调。用 Wip1基因和p53基因双基因敲除小鼠研究发现，Wip1是通过p53而调节神经干细胞的细胞周期，对Wip1基因敲除的小鼠再敲除p53基因即可完全逆转Wip1缺失引起的神经干细胞的细胞周期受损，并使神经干细胞以及成神经细胞的数量增多[3]。

3 Wip1 基因的促癌机制

细胞内抑制肿瘤发生的基因中，抑癌基因p53的作用最为重要；大约50%的人类癌症伴有p53突变或功能失活，说明p53在抑制肿瘤发生中的重要作用。p53通过减少细胞突变以及抑制突变细胞的增殖和生长从而发挥抑癌作用，完整的p53是阻止癌症发生发展的关键。

Wip1基因促进肿瘤发生发展的主要机制是抑制抑癌基因 p53。目前通过至少四种机制，Wip1可以抑制p53的活性：①直接去磷酸化p53蛋白N端第15位氨基酸，使p53蛋白功能失活[4];②p53蛋白在第33位和46位丝氨酸残基的磷酸化被P38MAPK的去磷酸化阻止，p53蛋白的功能被激活[5]；③p53蛋白在第20位丝氨酸残基[5]去磷酸化，被Chk1磷酸化，从而使p53蛋白功能失去活性；④通过P38MAPK的去磷酸化表达促进MDM2和p53的结合以灭活p53蛋白功能。

有文献报道,Wip1还抑制其它肿瘤抑制基因的活性，例如TM、P16INK4α和P14/P19ARF。例如ATM/ATRDNA介导损伤修复对于防止肿瘤形成很重要，并且Wip1的高表达可以减少依赖于ATM级联信号传导和抑制DNA损伤修复，从而促进细胞周期的进程，最终导致肿瘤形成。

4 Wip1基因的高表达与某些恶性肿瘤的关系

4.1 乳腺癌：2002 年，赵吉星等[6]和Fu等[7]率先报道了Wip1在乳腺癌发生发展中所起的作用。他们发现，乳腺癌细胞染色体17q23位点的PPM1D基因发生扩增，通过调节细胞转化和细胞凋亡而促癌致癌。赵吉星[6]等用组织微数组法检测了原发性乳腺癌中Wipl基因的表达情况，结果发现在326例原发性乳腺癌患者中有37例患者(11.3%)存在着PPM1D基因的扩增，在有PPM1D基因扩增的8例患者中有7例患者(87.5%)存在有PPM1D mRNA的过表达。Fu等[7]得出了与Bulavin等类似的结果，并进一步发现Wip1的高表达使由p38MAPK-p53-Wip1轴信号传导通路维持的稳态被打破，p38MAPK的去磷酸化使野生型p53蛋白失活并使pl6蛋白水平降低，从而导致乳腺癌发生。Park[8]等于2012 年用75例乳腺癌组织和癌旁组织用免疫组化Elivision法检查其中的 Wip1蛋白的表达水平。用逆转录聚合酶链反应检测了其中30例乳腺癌和癌旁组织中Wipl mRNA 的表达情况，并对 Wipl的高表达和乳腺癌的临床病理等的关系进行了分析。结果发现，乳腺癌癌组织和癌旁组织中Wip1蛋白的表达率分别为 69.3%和5.3%，癌组织中Wipl蛋白的比癌旁组织显著升高；Wip1 mRNA在乳腺癌癌组织中的表达值为 0.82，显著高于癌旁组织中的表达值(0.55)；Wip1蛋白的高表达与p53蛋白的表达呈负相关，与患者年龄、乳腺癌瘤块大小、TNM 分期、淋巴结转移和雌孕激素受体表达无关。因此，Wip1在乳腺癌中的高表达可以促进乳腺癌的发展，Wip1将成为乳腺癌基因治疗的一个新靶点。

4.2 肺癌：肺癌是全球最常见肿瘤，其中非小细胞肺癌占肺癌的40%以上，其病因与机制尚不明确。许多学者认为可能与癌基因的激活和癌基因的功能下降或缺失有关[9]。Bulavin等[10]研究了Wip1和p53在非小细胞肺癌中表达及其意义，结果发现，Wip1 mRNA在非小细胞肺癌和正常肺组织都有表达，在非小细胞肺癌组织中其表达明显高于正常肺组织，此外，Wip1 mRNA表达水平在细胞低分化组高于高分化组。顾勇等研究了Wip1与非小细胞肺癌(NSCLC)的关系，结果表明Wip1 mRNA在NSCLC和正常肺组织中均有表达，并且在NSCLC中，Wip1 mRNA的表达水平明显高于正常肺组织。Li等[11]也发现Wip1 mRNA在非小细胞肺癌组织中的表达水平明显高于正常肺组织，且与性别和年龄没有相关性。Park和Satoh等报道了Wip1能通过作用于细胞内DNA损伤修复的功能而促进肺癌多种其他癌细胞的增殖，并发现Wip1与肺腺癌的分化程度及预后情况相关[12]。以上研究提示，Wip1 mRNA和蛋白的高表达与非小细胞肺癌的发生发展密切相关，有望成为非小细胞肺癌基因治疗的一个靶点，并对判定非小细胞肺癌的恶性程度和评估患者的预后有参考价值。

4.3 神经胶质瘤：神经胶质瘤又名胶质细胞瘤，简称胶质瘤，是最常见的原发性中枢神经系统肿瘤。这种肿瘤的特点是发病非常迅速，甚至于手术后，还有复发的可能。p53突变或缺失在神经胶质瘤的形成中起着重要的作用[13]，是脑胶质瘤中最常见的一种基因改变，通过直接或间接抑制肿瘤抑癌基因p53的功能，Wip1基因的过度表达在神经胶质瘤的发生和发展中起着重要的作用。多形性胶质母细胞瘤细胞系包括p53野生型和p53突变体，其中U87是p53野生型，而U21是p53突变体，Wip1在野生型p53诱导的U87细胞中表达；而Wip1的高表达对p38MAPK/p53信号通路具有负反馈抑制作用，这可能是U251细胞系p53基因突变的原因[13]。Yang等[14]用免疫组化法检测Wip1蛋白在神经胶质瘤中的表达。结果表明，在高级别神经胶质细胞瘤组织中，Wip1的表达率高于低级别的神经胶质瘤组织。据报道[15]，在髓母细胞瘤D283细胞中，Wip1蛋白和mRNA的表达可以被RNAi抑制，并增加p53的表达，从而诱导细胞凋亡。用RNAi沉默胶质母细胞瘤U251株中Wip1的表达抑制了瘤细胞的增殖。有研究人员用免疫组织化学SP法检测神经胶质瘤组织及正常脑组织中Wip1、p53和PCNA的表达情况[16]，用逆转录聚合酶链反应检测神经胶质瘤组织及正常脑组织中Wip1 mRNA 的表达情况。结果显示，Wip1在神经胶质瘤组织中表达高于正常脑组织，Wip1的表达水平随肿瘤病理级别的升高而升高，低级别胶质瘤和高级胶质瘤Wip1 mRNA 表达无显著性差异，高级别胶质瘤中 Wip1蛋白的表达显著性地高于低级别胶质瘤中Wip1蛋白的表达； Wip1表达与p53表达呈正相关、与PCNA的表达也呈正相关，提示Wip1 是由p53诱导产生，Wip1与PCNA在神经胶质瘤恶性浸润性生长中可能起协同作用。

4.4 Wip1与其它肿瘤：Hu等[17]研究发现Wip1高表达与胰腺神经内分泌瘤的预后有密切关系，并支持Wip1作为一种预后因子。李宗涛[18]通过检测Wip1蛋白和Wip1mRNA在结直肠癌组织中的表达，发现Wip1结直肠癌组织中的表达明显高于癌旁组织，差异有统计学意义。结果表明Wip1高表达与结直肠癌的发生密切相关。并且Wip1的表达水平与年龄、性别、部位均无关，与淋巴结转移、Dukes分期、组织学分级及远处转移无关；在高表达Wip1组和低表达Wip1患者组患者中，5年总生存率和无复发生存率之间存在统计学上的显著差异。杨德华等[19]研究发现Wip1蛋白在甲状腺乳头状癌组织中高表达率为64.3%(45/70)，与正常甲状腺组织0(0/20)有统计学差异。这些结果表明Wip1与甲状腺乳头状癌的发生和发展有关。Wip1的高表达与年龄、性别、肿瘤大小、淋巴结转移和病理分期无关，甲状腺乳头状癌存在异常p16/p53/P38MAPK/Wip1通路，其机制可能与wip1异常上调后P38MAPK、p53、P16的抑制有关。李哲[20]通过Wip1基因对人肝细胞系Huh-7的作用表明：wip1基因表达的增加可以促进Huh-7细胞增殖，增强它们的迁移和侵袭能力；而Wip1基因表达的减弱可抑制Huh-7细胞增殖，抑制它们的迁移和侵袭能力。在Wip1基因被干预后，下游通路或蛋白质的表达受到Wip1/NF-KB信号通路控制，从而影响细胞生物学特性，这被认为与NF-KB有关。

5 Wip1与恶性肿瘤的治疗

5.1 以Wip1为靶点的肿瘤化疗：有学者TanDS[21]利用色素原位杂交技术发现Wip1在卵巢透明细胞癌中的高表达与17q23.2高扩增密切相关，并且17q23.2高扩增对Wip1抑制剂很敏感，因此，开发Wip1基因高扩增的药物研发具有重要意义。单独使用阿霉素或卡铂相比，与野生型p53神经母细包瘤细胞株的选择性Wip1抑制剂治疗相结合可提高细胞死亡[22]。Yod等[23]研究发现三氧化二砷在体外可直接抑制Wip1磷酸化，在体内可通过抑制Wip1活化而磷酸化chK2、p38MAPK，具有诱导肿瘤细胞凋亡的作用。

5.2 以Wip1为靶点的肿瘤放疗：磷酸化组蛋白2(r-HzAX)在DNA损伤识别、修复和维持基因组稳定性方面发挥着重要作用，并具有抑制肿瘤生长的特点。近期文献[24]表明，Wip1可直接去磷酸化磷酸化组蛋白2，磷酸化组蛋白2的去磷酸化作用导致肿瘤细胞损伤反应“关闭”，从而使肿瘤细胞避免进一步损伤，诱导肿瘤生长加速。

5.3 以Wip1为靶点的肿瘤基因治疗：人们已经开始针对以Wip1为靶点的基因治疗进行研究，miR-16特异性靶向Wip1mRNA作用可以负性调节Wip1的表达，抑制小鼠乳腺癌肿瘤干细胞的自我增殖及提高乳腺癌细胞株MCF-7对阿霉素的敏感性[25]。有研究表明，沉默的Wip1基因表达增加了化疗在结肠癌细胞中的敏感性[26]。Yod 等[23]应用三氧化二砷联合siRNA技术沉默急性早幼粒细胞白血病细胞株中高表达Wip1的基因，可增强ChK2和P38MAPK诱导细胞凋亡，提高白血病细胞凋亡的敏感性。

6 展 望

Wip1是一种新发现的原癌基因，它在多种肿瘤中高度表达，与肿瘤的发生、发展密切相关。然而， Wip1与不同癌基因之间的相互作用以及Wip1在肿瘤上的作用机制尚不清楚。因此，探索Wip1在肿瘤发病过程中的作用及调控机制，对肿瘤的早期诊断、合理靶向治疗，提供切实可行的理论依据。

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