EZH2基因与胃癌相关性研究进展

杨宝玉，陈 强

(福建医科大学附属协和医院肿瘤内科，福建 福州 350000)

胃癌是最常见的消化系统恶性肿瘤之一,是全球恶性肿瘤相关死亡的第2大原因,严重威胁着人类的健康[1]。近年来,随着手术方法的改进、放化疗应用以及新辅助化疗等综合治疗模式的应用，胃癌死亡率有一定程度的下降，但5 a生存率仍然不令人满意[2]。要从根本上预防和治疗胃癌，弄清胃癌的发生机制是至关重要。胃癌的发生是多因素、多阶段、多基因共同作用的复杂过程，环境因素、遗传因素等对胃癌的遗传易感性、发生发展、预后及化疗敏感性都起到十分重要的作用，本文就zeste基因增强子人类同源物2基因(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)与胃癌的相关性进行简要综述。

1 EZH2基因的概述

随着人类基因组计划的进行，大量的研究已经发现基因关键位置的遗传变异将会对基因的结构、表达以及分子调控功能产生重要的影响，进一步导致机体部分生物学调控功能的改变。多梳基因家族(polycomb group，PcG)是一类与细胞周期和增殖相关的转录抑制因子，与发育密切相关，是防止细胞特征发生改变的记忆系统的重要成分。EZH2基因作为PcG基因家族的核心成员[3-4],通过组蛋白3第27位三甲基化(H3K27me3)而介导下游基因沉默，在细胞增殖、分化及肿瘤形成方面均有重要作用。

1.1 EZH2基因的由来与概念EZH2的由来始于1996年的一个意外发现。Hobert等[5]研究与原癌基因Vav蛋白产物相互作用的蛋白质，意外发现了一种新的转录调节蛋白，当时命名为ENX-1，其序列与果蝇zeste基因增强子E(z)高度同源。同年Chen等[6]在外显子捕获实验中，也发现了一个与E(z)高度同源的序列(GenBank X 88270)，将其命名为EZH2。EZH2基因是果蝇Z(z)、小鼠EZH1在人类的同源基因，它们在结构上具有同源性，均为PcG家族的成员。

1.2 EZH2基因的结构与功能EZH2基因定位于人类染色体7q35～7q36区间上，覆盖了近40 kb，包含20个外显子、19个内含子，外显子长度为41～323 bp，内含子长度为0.15～17.7 kb[7]。作为PcG家族的核心成员，EZH2基因的生物学功能主要是参与染色质结构的形成、基因表达调节以及生长控制,它可介导许多重要目的基因的表达沉默，如细胞周期的调节、细胞的分化、细胞的衰老以及肿瘤的发生等[8]。

1.3 EZH2基因的作用机制与信号通路

1.3.1 EZH2基因的作用机制 EZH2基因主要参与转录抑制，导致包括抑癌基因在内的一系列靶基因高度失活[9-10]。具体机制可能为以下几个方面[11]：1)EZH2与DNA甲基转移酶(DNA methyltranserase, DNMT)关系密切。多梳抑制复合物2(polycomb inhibition complex 2, PRC2)的亚单位(EZH2和EED)可与人类3种DNMT发生免疫共沉淀，共同诱导某些基因的表达沉默；2)EZH2与组蛋白去乙酰化酶1、2存在功能和物理上的联系，其抑制剂曲古霉素A可以减弱PRC2介导的转录抑制，介导两者协同效应；3)EZH2也可发挥H3K27甲基转移酶活性。当PRC2募集到染色质时，EZH2在H3K27上留下三甲基化标志，导致RRC1复合物的募集并且单泛素化H2AK119，阻止RNA聚合酶Ⅱ依赖的转录延伸；4)最近也有研究[12]表明EZH2能够甲基化非组蛋白。

1.3.2 EZH2基因的信号通路 EZH2基因主要通过转录抑制控制关键信号通路而发挥其调控功能，但具体的信号通路极其复杂,目前的探索研究发现可能存在以下几条信号通路：1)磷酸肌醇-3-激酶-蛋白激酶B(AKT)信号通路：此信号通路主要参与细胞的生长、细胞周期的进程以及细胞的运动等。AKT通过磷酸化EZH2第21位Ser，使EZH2与组蛋白H3的亲和力发生改变，从而减少H3K27me3和去抑制沉默基因，促进肿瘤的发生[13]；2)Ras和核转录因子-κB(nuclear factor κB，NF-κB)信号通路：Ras效应物细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)和AKT的超活化有促进肿瘤发生的作用，通过编码人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因(PTEN)的缺失而激活AKT。Ras-鸟苷三磷酸酶激活蛋白(guanosine triphosphatase activating protein,GAP)家族的DAB2IP是前列腺肿瘤抑制基因，主要为Ras信号的负调节器，DAB2IP对NF-κB信号进行负调节，DAB2IP的缺失可激活NF-κB通路，从而导致前列腺癌细胞的侵入。EZH2通过沉默DAB2IP而活化Ras和NF-κB，DAB2IP的重构本质上抑制了活化作用。这证明在2条突出的致癌通路中协同的表观遗传中调节EZH2的成因[14]。在乳腺癌细胞中，已证明EZH2能激活参与刺激反应的NF-κB靶基因[15]；3)丝裂原活化的细胞外信号调节激酶(mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase,MEK)-ERK信号通路：有研究对EZH2基因进行启动子分析，结果表明导致EZH2在乳腺癌中过表达的信号通路的临床相关性，并且证明EZH2的过度表达是由激活MEK-ERK1/2-ets样基因1(ELK1)信号通路引起的。该信号通路调控基因表达具有多效性，通过控制转录因子的磷酸化，包括ERK和ELK1，调控EZH2和组蛋白H3甲基化结合，在靶向基因位点催化形成H3K27me3，发生染色质重塑，调控基因转录[16]；4)磷酸化视网膜神经胶质瘤蛋白(phosphorylated retinoblastoma protein, pRB)-E2F信号通路：有研究指出EZH2位于pRB-E2F信号通路的下游，来自该信号通路的信号导致EZH2过表达。去磷酸化pRB能与E2F结合，进而抑制E2F启动S期基因转录，pRB-E2F复合物结合于DNA启动子停靠位点的位置，在原位抑制启动子的转录。因而EZH2可通过这条信号通路刺激肿瘤细胞增殖和抑制靶基因[17]。活化的p53可以通过抑制EZH2启动子而抑制其表达。p53的这种活性需要完整的p53反式激活和DNA结合结构域。此外，p53抑制EZH2启动子依赖于p53转录靶p21Waf1失活RB-E2F通路，EZH2表达的敲低延迟细胞增殖并诱导G2/M阻滞。通过p53依赖性抑制EZH2表达有助于p53介导的G2/M逮捕[18]；5)无翅基因相关整合位点(wingless gene-related integration site，Wnt)信号通路：EZH2可以通过与Wnt信号因子相互作用来激活c-myc和cyclin D1等来调控基因[19]。Eskander等[20]发现，靶向沉默EZH2表达可以降低子宫内膜癌细胞的迁移和侵袭力、下调Wnt信号通路中β-catenin的表达、上调Wnt信号通路抑制因子人分泌型卷曲相关蛋白1和DKK3的表达，表明EZH2主要通过抑制Wnt信号通路抑制剂而间接激活Wnt信号通路，从而促进肿瘤细胞的侵袭。也有研究者在肾细胞癌中发现，EZH2基因可以通过抑制Wnt信号通路wnt/β-catenin通路抑制剂糖原合成激酶3G的表达，激活wnt/β-catenin信号通路，从而促进肿瘤转移[21]。

2 EZH基因与胃癌的关系

2.1 EZH2基因与胃癌遗传易感性的关系近年来，EZH2的基因多态性与肿瘤遗传易感性的关系受到许多学者的重视。Breyer等[22]发现EZH2基因rs2302427(D185H)等位基因频率在病例组和对照组中分别是3.7%和5.2%，EZH2杂合型基因可明显降低前列腺癌的患病风险(OR=0.63，P=0.008 5)。Yoon等[23]研究了EZH2基因与肺癌的遗传易感性，证实了EZH2基因rs6950683和rs3757441与肺癌患病风险显著相关，认为EZH2突变型可作为肺癌保护性因子。还有学者发现EZH2基因rs3757441基因型与结肠癌疾病无进展生存时间和总生存时间相关[24]。Zhou等[25]采用病例-对照研究的方法对EZH2基因变异与胃癌遗传易感性的关系进行了探讨，证实了EZH2变异与胃癌风险显著相关，为中国汉族人群胃癌发生过程中EZH2基因变异的易感因素提供了新的视角。该研究对311例胃癌和425例中国汉族人群的EZH2进行了基因分型分析，结果发现EZH2基因的5个单核苷酸多态性与胃癌发病风险显著相关。

2.2 EZH2基因与胃癌发生发展、侵袭转移的相关性表观遗传学修饰与肿瘤发生发展、侵袭转移密切相关。EZH2基因与肿瘤细胞侵袭转移的相关性也成为研究热点，多项研究揭示了EZH2在肿瘤发生和发展中起着关键作用，EZH2基因的突变或过度表达与多种恶性肿瘤有关，这种过表达又往往与恶性肿瘤的进展直接相关[26-29]。近年来，许多研究证实了EZH2在胃癌组织和细胞中表达增高，与肿瘤的发生、发展及侵袭、转移显著相关[30-34]。2014年有一项meta分析揭示了EZH2的表达与胃癌发生发展的相关性。该研究荟萃分析汇总十项相关研究共录取872份胃癌患者，结果发现EZH2蛋白在癌组织的表达显著高于邻近组织和良性组织，EZH2表达和TNM分期(OR=2.86,95%CI1.72～4.75，P<0.001)以及淋巴结转移(OR=3.02,95%CI2.01～4.53，P<0.001)呈正相关； EZH2表达与胃癌的关系荟萃分析也评估胃癌预后。统计分析表明整体EZH2阳性表达患者生存期较EZH2阴性患者短(HR=0.54,95%CI=0.05～1.03，P=0.032)，证实了EZH2表达参与胃癌的发生、发展[35]。

2.3 EZH2基因与胃癌化疗敏感相关性肿瘤细胞产生多药耐药(multidrug resistance，MDR)是非常复杂的过程，与基因、细胞因子和转运蛋白等因素密切相关。MDR是肿瘤治疗的屏障。肿瘤细胞的耐药性主要与ATP结合盒转运蛋白相关，包括多药耐药相关蛋白(multidrug resistance associated protein，MRP)、乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistant protein，BCRP)以及P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)。Fan等[36]对替莫唑胺耐药的胶质母细胞瘤细胞的耐药机制进行了研究，发现通过沉默EZH2基因能降低多种耐药蛋白的表达(包括MDR、MRP及BCRP mRNA)，降低外排泵活性，从而克服胶质母细胞瘤细胞耐药性，增加化疗敏感性。关于EZH2基因与胃癌化疗敏感性的研究较少。有学者应用对长春新碱(vincristine，VCR)和阿霉素(adriamycin，ADR)耐药的胃癌细胞系SGC7901/VCR和SGC7901/ADR中miR-126的低表达与其亲代细胞系SGC7901相比较，结果miR-126的异位表达增加了SGC7901/VCR和SGC7901/ADR细胞对VCR和ADR的敏感性。从机制上看，EZH2增强子被确定为miR-126的直接靶标，EZH2的遗传沉默反映了miR-126在耐药性中的作用，并且EZH2的恢复阻断了miR-126对胃癌细胞的抑制作用。最终表明miR-126通过靶向EZH2增加耐药胃癌细胞的化疗敏感性，证明靶向miR-126/EZH2轴可能有益于化疗耐药的胃癌患者[37]。Zhou等[38]检测了EHZ2在胃癌顺铂耐药细胞系中的表达，发现在细胞中EHZ2 mRNA和蛋白质显著过表达，通过靶向siRNA可沉默EHZ2 mRNA和蛋白的表达，从而改善对顺铂的耐药性。流式细胞术显示沉默EHZ2可阻断细胞在G0/G1期，增加细胞凋亡、rh-123荧光强度和Caspase-3和Caspase-8的活动，显著降低Cyclin D1和MDR1的mRNA及蛋白表达水平，同时提高肿瘤抑制因子miR-218的表达水平。最终表明，通过靶向沉默EHZ2可以有效逆转胃癌细胞对顺铂耐药。

2.4 EZH2基因与胃癌预后的关系影响胃癌预后的因素很多，如肿块的大小、肿瘤的浸润深度、肿瘤的病理类型、肿瘤细胞的分化程度、脉管侵犯程度以及淋巴结的转移情况、治疗方式的不同等。基因组学的发展，促进了胃癌的基因诊断，从而在预后判断中起到十分重要的作用。HER-2基因与胃癌预后的相关性已经得到证实，以HER-2为靶点的治疗也应用于临床[39-40]。EZH2基因与胃癌预后的相关性也有多个报道，研究指出EZH2在胃癌组织中表达增高，并且EZH2的表达水平越高，肿瘤的恶性度也越高，预后也就越差；EZH2的表达与上述胃癌预后的影响因素密切相关。Matsukawa等[41]的研究显示，EZH2在胃癌组织中的表达阳性率达到56.6%，且与肿瘤预后密切相关。Sun等[42]对330例胃癌患者EZH2基因型及其与淋巴结转移和胃壁浸润深度(T分期)的关系进行研究，结果提示EZH2 TT基因型与胃癌淋巴结转移及胃癌浸润深度有关，在此研究中淋巴结转移和T3～4期的总体发生率分别为70.6%和60.6%，而EZH2 TT基因型患者的发生率分别增加了23.8%和20.0%。也有学者在细胞学实验中证实了胃癌细胞中EZH2过表达提示预后不良，并促进胃癌细胞的增殖和迁移能力[43]。McCabe等[44]研究发现，胃癌远处转移与EZH2表达水平有关。Pand等[45]在胃癌细胞和组织中检测到EZH2的高表达,证实了EZH2高表达与晚期胃癌TNM分期的相关性(P= 0.017),并最终表明信号传导与转录激活因子3介导的EZH2上调与晚期胃癌TNM分期和预后不良的关系。He等[31]收集了117例胃癌及相应的正常组织进行免疫组织化学分析，结果显示，在胃癌中EZH2阳性率70.1%，而正常组织仅为5.4%；进一步Kaplan-Meier分析显示，EZH2高表达者的总生存时间和疾病无进展生存时间较EZH2低表达者短；多因素Cox回归分析显示，EZH2表达是胃癌的独立预后因素。这项研究表明，EZH2蛋白的检测可以预测胃癌患者的生存，此外，研究还发现EZH2蛋白的表达与临床分期和淋巴结转移有关。上述研究均表明EZH2的表达与胃癌患者的生存预后有关。

3 展望

胃癌的发生是一个多阶段的演进过程，基因研究对于胃癌的诊断和治疗有着十分重要的指导意义。EZH2通过靶向沉默机制改变细胞的记忆系统并调控转录，与胃癌的发生、发展密切相关,目前EZH2基因在胃癌中的研究取得了一定的进展，但仍有很多问题亟待解决，如EZH2作为胃癌的早期诊断和判断预后的分子标志物的可行性，EZH2在胃癌中的下游基因，EZH2与其下游调控基因调控机制及针对EZH2基因新型分子靶向药物的研发等。对于这一系列问题均需我们进行更深入的探讨来解决，我们期待EZH2新的突破给胃癌患者带来更多希望。