SET蛋白在口腔鳞状细胞癌作用中的研究

夏欣欣，陈丽娟，王吓勇

（暨南大学医学院附属惠州口腔医院，广东 惠州 516001）

口腔鳞状细胞癌作为头颈部鳞状细胞癌中的一种恶性肿瘤，具有较高的发病率和较高的死亡率，目前的研究表明，口腔鳞状细胞癌的发生发展是一个多基因、多步骤的演变过程，涉及一系列表观遗传学的改变。SET（I2PP2A）作为一种核原癌蛋白，已经明确其在白血病中发挥着重要致病作用，随后的研究发现其在多种肿瘤中发现表达异常，本文主要对口腔鳞状细胞癌的流行病学、发病机制和SET蛋白在口腔鳞状细胞癌的致病机制研究进展作一综述。

1 口腔鳞状细胞癌

1.1 口腔鳞状细胞癌的流行病学 头颈部鳞状细胞癌是威胁全球健康问题的主要因素，位居全身常见恶性肿瘤的第6位，是最常见恶性肿瘤之一，其中，口腔癌在所有头颈部鳞状细胞癌中发病率最高，口腔鳞状细胞癌是口腔肿瘤中最常见的类型，占口腔恶性肿瘤的90%以上，占头颈部肿瘤的38%。口腔鳞状细胞癌的发病年龄一般在50岁-70岁，主要集中于51岁-55岁之间，在少数几个国家，发病年龄较高，集中于64岁以上。口腔鳞状细胞癌目前的治疗方法主要有手术，放射治疗和化疗。尽管具有相应的诊断和临床治疗策略来预防和治疗口腔鳞状细胞癌（OSCC），但是由于其具有较强的侵袭能力，较高的转移率和较高的复发率，OSCC患者的存活率尚未明显改善，5年生存率于仍低于50%[1-3]。

1.2 关于口腔鳞状细胞癌的分子研究 口腔癌是影响口腔结构或组织的恶性肿瘤。它们可起源于口腔的原发性病变，也可来自远处的转移，或邻近部位的延伸。除了人乳头瘤状病毒感染，吸烟和酒精是口腔鳞状细胞癌发生的危险因子，环境因素和遗传因素在口腔鳞状细胞癌的发生发展中发挥着重要作用。分子流行病学研究表明口腔鳞状细胞癌是一个多基因多步骤参与的恶性肿瘤，其涉及原癌基因的激活和抑癌基因的失活，目前研究结果表明有数百基因参与到口腔鳞状细胞癌的发生发展中，并且不断有新的基因被研究。如microRNA、P53、RARB2、hnRNPK等。

1.2.1 microRNAs microRNAs是一类类似的的非编码小RNA，一般包含有20个核苷酸，通常通过它的3'-UTR区与基因结合来调节基因的表达，许多研究表明，miRNA与癌症的发生和发展相关，并且它们可能在诊断各种癌症的生物标志物中有潜在作用。miRNA能够作为致癌基因和肿瘤抑制因子，通过降解mRNA或抑制癌基因或肿瘤抑制基因的翻译来调节肿瘤细胞增殖，细胞分化，细胞凋亡和其他生物学过程，参与癌症和各种疾病的发展最终导致包括癌症等各种疾病的发生。

1.2.2 RAR-β2RAR-β2基因位于人染色体3p24.2，是RARβ的同分异构体，编码视黄酸受体β，该受体属于核转录调节因子甲状腺激素受体超家族成员，其主要定位于细胞质。它可以结合视黄酸，维生素A的生物活性形式，介导胚胎形态发生，细胞生长和分化中的细胞信号传导。有研究认为，该蛋白通过调节基因表达来限制许多细胞类型的生长。该基因首先在肝细胞癌中鉴定，它可以结合于乙型肝炎病毒整合位点。替代启动子使用和差异剪接导致多个转录本变体。另有研究表明RAR-β2可以作为致癌基因的有效抑制剂，类似于肿瘤抑制基因p53，在包括乳腺癌,口腔癌在内的多种恶性肿瘤中，RAR-β2的mRNA表达水平下调。DNA甲基化可导致RAR-β2转录水平的降低。此外，多篇乳腺癌研究显示了RAR-β2促进剂的高甲基化。RAR-β2的异常甲基化启动抑制了RAR-β2转录的表达和功能，导致细胞周期失调，从而促进包括口腔癌在内的多种恶性肿瘤的的发生。这些发现表明了RAR-β2可作为肿瘤发生发展的预测因子。在67%的头颈部恶性肿瘤中发现有RAR-β2基因启动子的甲基化，而在50%的癌前病变中发现RAR-β2基因启动子的甲基化。

1.2.3 TP53（p53） TP53（p53）定位于人类染色体17p13.1，编码393个氨基酸，编码分子量为53 kDa的核内磷酸化蛋白，因此被称为p53蛋白。p53基因是细胞生长周期中的负调节因子，该基因编码肿瘤抑制蛋白，涉及许多基础细胞过程，如与细胞周期的调控、DNA修复、细胞分化、细胞凋亡等重要的生物学功能有关。当发生内源性或外源性应激时，p53水平升高并阻断细胞周期，修复受损DNA。p53功能的丧失会改变细胞对应激或损伤的反应能力，导致基因组不稳定。p53在包括口腔癌的大多数恶性肿瘤症（包括口服癌症）中突变。

1.2.4 hnRNPK hnRNPK蛋白来源于hnRNP家族，由位于九号染色体上的HnRNPK基因编码，hnRNPs是一种RNA结合蛋白，在细胞核中，可以和前体mRNA相结合并影响前体mRNA的加工和mRNA的代谢和转运。其成员位于细胞核中，有些核质之间穿梭，hnRNP家族成员有不同的RNA结合特性，其中hnRNPK的结合特性不同于hnRNPs的其他成员，它可以和poly（C）链紧密结合，在人类HeLa细胞中，是主要的oligo（C）和poly（C）结合蛋白，Hnrnpk包含GlyArgGlyGly和GlyArgGlyGlyPhe两个重复序列，这在其他已知成员中没有发现。这两个重复序列在RNA结合蛋白中经常出现，因此，HnRNPK代表了一种新型的hnRNA结合蛋白。hnRNPK同时存在于多种亚细胞结构中，参与DNA的转录、RNA的加工、运输以及参与细胞周期、细胞凋亡的调节等多种生物过程，从而进行基因表达调控，并在信号传导中发挥作用。可以通过KH结构域结合富含CT的单链DNA和富含CU的单链RNA，KH结构域大概由70个氨基酸残基组成，包含三个亚结构，其中两个位于N末端，第三个位于C末端。hnRNPK是c-myc基因的转录因子，c-myc是一种原癌基因，在细胞生长和分化过程中发挥着重要作用，同时，hnRNPK是一个核质穿梭蛋白，p53引发的DNA损伤反应中发挥着重要作用，在修复

2 SET蛋白

DNA损伤时作为p53的辅助因子。hnRNPK作为E3泛素连接酶MDM2的底物，当DNA损伤时，去泛素化。

除了与口腔癌相关的上述因子，由于口腔癌较高的发病率和死亡率，越来越多的分子被研究是否与口腔鳞状细胞癌相关以及在口腔鳞状细胞癌的发生发展中发挥着何种作用，其中，SET蛋白已被证实是一种定位于细胞核的原癌基因。并且多项研究证实，在包括口腔鳞状细胞癌的多种恶性肿瘤中，SET蛋白表达异常。

2.1 SET蛋白的基本信息和生物学功能

2.1.1 SET蛋白的基本信息 1992年，VonLindern等在1例sE的急性未分化型白血病患者中发现9号染色体异位产生了SETCAN融合基因，鉴定出了SET基因，取名为SET基因（patients etranslocation,SET），经研究发现SET蛋白具有多种生物学功能，所以有多种名称，如：HLA-DR相关蛋白II，模板活化因子-1、蛋白磷酸酶2A抑制剂-2（inhibitor of protein phosphatase 2A-2,12PP2A）、组织相容性白细胞抗原II相关蛋白（PHAPII）、粒酶A激活的DNA酶活化抑制剂（inhibitor of GzmA-activated DNase,IGAAD）等，通用名称为SET。SET基因位于九号染色体，共12,742 bp、11个外显子，编码蛋白为SET蛋白。

SET基因转录剪切产生4个亚型，分别为亚型1、2、3、4，其中亚型1、2就是人们常说的TAF-Iα和SET/TAF-Iβ。亚型1被称之为标准序列，与其相比，亚型2、3、4在2-37位氨基酸残基上与其有差异，分别为：APKRQSPLPPQKKKPRPPPALGPEETSASAGLPKKG→MSAPAAKVSKKELNSNHDGADETS；APKRQSPLPPQKKKPRPPPALGPEETSASAGLPKKG→MPRSHQPPPPPH；APKRQSPLPPQKKKPRPPPALGPEETSASAGLPKKG→MGCRDLLPSLKPTLL。亚型1和2彼此直接作用同时也作用于INHAT（乙酰基转移酶）复合物中的ANP32A和组蛋白，其中SET/TAF-Iβ/INHAT组成1个耳套样的的二聚体结构，此二聚体结构中的每个亚单位都包括1个N末端、1个骨干螺旋和1个耳套样结构域，分别为氨基酸1-24、25-78和79-225并类似于蛋白NAP-1，通过比较这两种蛋白的晶体结构，我们发现这两种蛋白除了嵌入螺旋外具有相同的折叠结构，然而，他们的骨干螺旋形状是不同的，并且这两种蛋白的骨干螺旋和耳套样结构域的相对位置为-40°。我们对于突变体的生化分析揭示了致力于组蛋白伴侣活性的区域为SET/TAF-Iβ/INHAT的耳套样结构域的底面，因为其表面结合了核心组蛋白和双链DNA。活性表面和结合面的重叠或亲密关系表明了SET/TAFIβ/INHAT，核心组蛋白与双链DNA是组蛋白分子伴侣活性所必需的。同时亚型2是SET复合物的组成部分，至少包括ANP32A、APEX1、HMGB2、NME1、SET和TREX1，但不包括NME2或TREX2，在SET复合物中，可以直接和ANP32A、NME1、HMGB2和TREX1相互作用，并且当其裂解后，与ANP32的作用增强，同时也能与APBB1、CHTOP、SETBP1、SGOL1相互作用。在N-末端有一个长的α-螺旋介导二聚化，耳罩域负责核心组蛋白与DNA的结合。C-末端的酸性结构域域介导组蛋白乙酰转移酶的抑制，同时也是刺激DNA复制活性所必需的，是SET-CAN融合蛋白的重要组成部分，在SET活性中发挥着重要作用。

2.1.2 SET蛋白的生物学功能 具有多种生物学功能，已被证明可以选择性的和组蛋白H3结合，具有组蛋白分子伴侣活性，与各种因子如DNA结合蛋白和蛋白酶相互作用，同时可以调节DNA转录、复制，核小体组装和细胞凋亡。此外，SET/TAFIβ/INHAT抑制组蛋白乙酰转移酶的活性表明了它具有的调节核活性来源于核心组蛋白的化学修饰。2亚型的抗凋亡活性是通过抑制GZMA激活的DNA酶NME1介导的。在细胞毒性T淋巴细胞（CTL）诱导的细胞凋亡过程中，GZMA切割SET，并破坏其与NME1的结合从而释放NME1的抑制作用。SET可以抑制肿瘤抑制因子NM23-H1，NM23-H1可以抑制肿瘤转移，与SET结合后无活性，当有CTL攻击时，SET被降解，恢复NM23-H1活性。亚型1、2是蛋白磷酸酶2A的抑制剂。其抑制EP300/CREBBP和PCAF介导的对组蛋白和核小体的乙酰化，机制很可能是破坏组蛋白中的赖氨酸对乙酰基转移酶的易接近性，主要的抑制目标是组蛋白H4，HAT的抑制作用导致了依靠HAT的转录活动的停止，也防止了DNA的去甲基化，两种异构体刺激腺病毒基因组的病毒核心蛋白络合的DNA复制；然而，2亚型特异活性较高。

2.2 SET蛋白在恶性肿瘤中的作用 近年来的研究表明SET在各种类型恶性肿瘤（包括脑、肺、卵巢、头颈部的恶性肿瘤和前列腺癌、Wilms肿瘤、结肠直肠腺癌和白血病）中过度表达。SET作为原癌基因可以调节多种信号通路：SET蛋白磷酸酶PP2A的特异性抑制剂，PP2A是一种丝氨酸/苏氨酸磷酸酶可以调节细胞增殖和分化。SET介导的PP2A抑制作用是通过各种蛋白的去磷酸化发生如细胞外信号调节激酶（ERK）和蛋白激酶B（Akt），以上两种蛋白的去磷酸化可以导致SET对PP2A抑制作用。此外，相关研究证明在头颈部恶性肿瘤中，SET可以作为一种氧化应激的感受器，通过增加AKT的磷酸化作用和增强细胞的抗氧化防御能力促进细胞存活。此外SET可以抑制肿瘤抑制基因NM23-H1的DNA酶活性，增加AP-1活性，激活MAPK信号通路；同时可以通过上调促癌基因BCL-2，下调抗癌基因BAX和Caspase3调节内源性凋亡途径；SET蛋白还可以与AKT作用，调节AKT/PI3K/mTOR信号通路。以上信号通路都参与细胞重要过程如DNA复制、染色质重塑、基因转录、分化和迁移，从而调节细胞生长、细胞周期、细胞凋亡和细胞增殖，最终导致恶性肿瘤的发生。

2.3 SET蛋白在口腔鳞状细胞癌中的作用 据文献报道，SET在头颈部恶性肿瘤（HNSCC）的发生发展中具有重要的作用：首先，SET作为一种致癌基因，在头颈部恶性肿瘤中可以促进细胞增殖和细胞存活，并且通过顺铂抑制细胞凋亡；另外，在头颈部恶性肿瘤中，SET作为一种肿瘤转移抑制因子，可以调节细胞侵袭，细胞转移和上皮细胞间质的转化。口腔鳞状细胞癌作为头颈部恶性肿瘤中的一种，具有较高的发病率和死亡率，因此也广泛受到关注。据文献报道，在口腔鳞状细胞癌细胞HSC3中，当SET基因被抑制时，HSC3的生物学特性包括细胞增殖和细胞凋亡都有显著的改变：MTT实验结果表明当SET基因被抑制时，HSC3细胞增值减少20.2%，而流式细胞术结果表明当SET基因被抑制时，细胞凋亡率为（17.97±2.77）%，与正常对照组的细胞凋亡率（7.85±0.62）%相比，细胞凋亡显著增加；以上研究结果表明，SET基因在人口腔鳞状中可能具有致癌作用，可能是通过促进口腔鳞状细胞癌的细胞增殖和抑制口腔鳞状细胞癌的细胞凋亡，最终导致口腔鳞状癌的发生。多项研究结果表明，SET基因在多种恶性肿瘤中表达异常，因此可以说SET基因可能是包括口腔鳞状细胞癌在内的多种恶性肿瘤的诊断标记和治疗靶点然而，具体的致癌机制需要进一步研究。

3 展望

癌症的发生，是细胞增殖和凋亡失衡的结果。细胞增殖是癌症发生和发展的重要组成部分，可能是通过改变细胞周期相关蛋白的表达或活性，从而导致多种信号转导通路的激活，刺激细胞持续生长。细胞凋亡过程可以使细胞程序性的失活、破坏和死亡，这个过程可以被细胞内机制和细胞外机制激活，细胞内机制包括一系列基因，而细胞外机制包括内源性蛋白、细胞因子和激素以及细胞外环境。口腔鳞状癌的发生发展是维持平衡状态的细胞增殖和细胞凋亡失衡的结果，当细胞增殖大于细胞凋亡时，就会导致口腔鳞状细胞癌的发生。而SET在促进口腔鳞状细胞癌细胞增殖和抑制细胞凋亡上具有重要作用，因此，SET可能是口腔鳞状细胞癌发生发展的潜在致癌因子，但是具体的作用机制尚有待进一步研究。