LRIG1、ATAD2在乳腺癌中的研究进展

孙立更，云利峰

(1.内蒙古科技大学包头医学院2016级硕士研究生，内蒙古 包头014060；2.乌兰察布市中心医院肿瘤外科)

随着人们生活水平的提高，肿瘤的发病率逐渐增加，在女性的恶性肿瘤中，乳腺癌是最常见的肿瘤之一，位居我国女性恶性肿瘤发病率首位[1]。乳腺癌是乳腺导管上皮细胞发生癌变的疾病，其发病率逐年上升，而且趋于年轻化，据全国肿瘤登记中心统计，2015年中国乳腺癌发病例数大约27万人，其死亡率也相当高，乳腺癌占全世界总数的9.6 %[2-3]。乳腺癌已经成为女性死亡原因的主要疾病，严重威胁着女性的健康及生命，因此，研究乳腺恶性肿瘤的发生、发展、结局至关重要，我们必须早发现、早诊断、早治疗，尽最大可能降低其对女性的危害。目前乳腺癌的治疗以手术为主，化疗、放疗为辅的综合治疗，尽管对乳腺癌分子异质性更加的了解和有新的靶向治疗，在一定程度上提高了乳腺癌患者生存率,但是一些乳腺癌患者的药物抵抗和肿瘤进展情况非常迅速,这些问题仍然有待解决[4-5]。随着分子生物学的发展，目前研究认为乳腺癌的发生、发展、浸润是由多种因素导致的，涉及到多种基因的参与和改变，包括癌基因、抑癌基因、细胞周期调节基因、细胞凋亡基因、DNA修复基因、肿瘤转移基因、肿瘤转移抑制基因等，癌基因激活和抑癌基因失活的相互作用被认为在乳腺癌发生、发展中起着关键的调节作用。癌基因和抑癌基因在正常情况下相互拮抗，调控细胞的生长、增殖和凋亡，两者中一种或两者共同出现变化时，即癌基因被激活、抑癌基因失活，导致细胞生长失控及肿瘤发生。寻找乳腺癌的肿瘤标志物，对于研究乳腺癌的发生及发展机制和治疗方法非常重要。富含亮氨酸重复序列和免疫球蛋白样结构域基因1(leucine-rich repeats and immunoglobulin like domains，LRIG1)和三磷酸腺苷酶家族蛋白2(ATPase family AAA domain-containing protein 2，ATAD2)是参与乳腺癌发生、发展、浸润、转移的重要抑癌基因和癌基因。LRIG1和ATAD2与恶性肿瘤的关系非常密切，本文将LRIG1和ATAD2在乳腺癌中的研究进展进行叙述。

1 LRIG1基因

1.1LRIG1结构与功能 LRIG基因是现在国内外研究较多的一种抑癌基因，由3种完整的跨膜糖蛋白组成：LRIG1、LRIG2、LRIG3。LRIG1是人们研究最多且最深入的基因，其编码的氨基酸由4 963个核苷酸组成，定位于3p14、3位点，由胞外段、跨膜段、胞内段组成。胞外段由一个信号肽、15个串联的亮氨酸、3个免疫球蛋白结构域及2个半胱氨酸结构域组成。跨膜段是一个跨膜的结构域。胞内段为一巨大的细胞质尾，含有磷酸化位点。LRIG1编码了表皮生长因子受体(EGFR)信号的阴性反馈调控器,能增强受体的无泛化和降解率,抑制信号通路[6-8]。LRIG1通过抑制EGFR的活性及其下游的信号，负向调节肿瘤细胞的增殖，使其不断凋亡。LRIG1与E3泛素连接相互作用，可以加速EGFR泛素化，导致EGFR活性降低。有研究表明，在乳腺癌细胞株中敲除LRIG1基因的表达后，ERbB2的表达和细胞增殖也都相应增加，说明LRIG1可抑制ERbB2的表达并影响下游信号转导通路来抑制肿瘤细胞的增殖[9]。LRIG1的作用是通过抑制细胞过度生长、增殖、转移从而发挥抑癌作用[10]。越来越多的研究表明，LRIG1在大多数恶性肿瘤的表达比正常低，LRIG1基因的缺失和下降，会导致更多的恶性肿瘤不良预后。

1.2LRIG1作用机制 LRIG1与EGFR之间的相互作用是LRIG1基因在恶性肿瘤中的作用机制的重要研究内容。EGFR是HER家族成员之一，是癌基因L-Erb1的表达产物，广泛的分布在人体的各个组织的细胞膜，其中下游的细胞内信号传导通路调节细胞增殖、分化和转移[11]。有研究表明，LRIG1可以通过E3连接酶抑制EGFR激活以及细胞外调节蛋白Erk信号，导致A431、Hela和MDA-468细胞生长受到抑制[12]。同时LRIG1还调节erbB2、MET、RET受体酪氨酸激酶以及雌激素，发挥抑制肿瘤细胞的生长、增殖。LRIG1还可与erbB2受体相互作用，阻碍EGFR信号通路传导，抑制LRIG1蛋白水平表达，从而形成一个反馈环[13]。LRIG1通过抑制bcl-2和mnson可以增强胶质母细胞瘤的敏感性[14]。

1.3LRIG1与恶性肿瘤关系 LRIG1在大多数肿瘤中比正常组织低或缺失，可能起到了抑癌的作用，并且在部分肿瘤中与化疗药物有协同治疗作用。同时LRIG1的表达也与预后有关，表达越低，预后越差。有研究表明LRIG1基因转录和蛋白的表达在乳腺癌、鼻咽癌、胶质瘤、皮肤鳞状细胞癌、子宫癌、口咽癌、前列腺癌中与预后密切相关[14]。Lind-ström等[15]检测了128例宫颈癌组织中LRIG1的表达，发现LRIG的表达随着宫颈癌分期的升高而降低，并且LRIG1是早期宫颈癌的独立预测因子。有研究发现抑制或干扰LRIG1的表达会导致人脑胶质瘤细胞增加，而且LRIG随着胶质瘤级别的增高，LRIG1表达逐渐下降，同时LRIG1表达上调可使胶质母细胞瘤细胞迁移和侵袭降低，LRIG1的表达水平与患者预后相关[16]。还有研究表明，食管癌组织中LRIG1表达水平低于相应癌旁组织，提示LRIG1在癌组织中低表达[17]。研究表明，LRIG1与雌激素受体相互作用，是雌激素调节的生长抑制因子，在雌激素受体阳性的乳腺癌中，LRIG1蛋白表达可以延长乳腺癌患者生存期，说明LRIG1可以抑制乳腺癌细胞生长，可作为乳腺癌的预后标志物[18]。李春燕等[19]采用免疫组化的方法检测结肠癌组织和正常结肠组织中LRIG1蛋白的表达，在结肠癌组织的表达中明显下调，与结肠癌的分化程度、TNM分期、淋巴结转移及浸润程度相关，可能作为抑癌基因参与结肠癌的发生发展。

2 ATAD2基因

2.1ATAD2的结构与功能 ATAD2蛋白是一种具有ATP酶活性的蛋白质，由220个氨基酸构成，位于人染色体8q24·13上，ATAD2的N端由AAA加ATPase结构域组成，ATAD2的C端由溴区结构域组成，主要表达于生殖细胞，ATAD2功能主要在染色质结构和功能方面[20]。AAA加ATPase结构域是非常保守的酶类，是一种转录抑制剂，AAA加ATP酶域利用腺苷三磷酸(ATP)结合的能量参与细胞活动，包括细胞周期调控、信号转导、执行装配、大分子复合物的分解和基因表达调控的分子伴侣。并且AAA加ATPase酶域可以使ATAD2由无活性变为有活性，如果将该区域敲掉，ATAD2的直接作用水平会下降[13]。溴区结构域是由大约100个氨基酸组成的，是进化上高度保守的蛋白质功能结构域，溴域可以与含有乙酰化赖氨酸的肽链相结合，组蛋白乙酰化引导ATAD2到染色质，并且可以促进转录因子与DNA结合，导致染色质可及性和组蛋白动力学的总体增加，被认为在染色质重塑和转录控制中调节蛋白质与蛋白质的相互作用。因为ATAD2在DNA复制过程中是表观识别蛋白，可以促进肿瘤的增殖及转移，从而ATAD2可作为治疗肿瘤的靶点。

2.2ATAD2作用机制 ATAD2在恶性肿瘤中的发生发展中至关重要，并且还与雌激素受体ER、雄激素受体AR、EZH2、癌基因MYC、细胞周期蛋白D1、细胞周期相关转录因子E2F、组蛋白等相互作用，可以促进肿瘤的增殖及转移。ATAD2与ER相互作用，导致C-MYC、E2F的表达进而引起肿瘤细胞的增殖、浸润。有研究表明，ATAD2是E2F的靶基因，在胃肠道和乳腺癌中高度表达，可加强雌激素E2诱导的cyclin-D1、c-myc和E2F1的表达控制癌细胞增殖[18]。在前列腺癌细胞中，ATAD2存在于E2F敏感基因启动子中，当细胞从G1变为S期时，ATAD2增加[19]。有研究发现ATAD2可能在MYC信号转导通路中发挥重要作用，该通路调控细胞凋亡、细胞增殖、代谢等多种生物学过程[20-21]。ATAD2与MYC基因结合可以调控SMO和Gli的表达，从而激活Hh通路并诱导同一通路的积极反馈[22]。ATAD2可以与Myc的激活转录相配合,Myc能够在Hh信号通路中调节SMO和Gli基因,从而阻断Hh通路，也可以对ATAD2和Myc基因的表达进行不良调控，ATAD2的消耗可以抑制Hh通路、MYC基因和肿瘤细胞生长的激活[23]。ATAD2过表达、Myc通路激活及E2F激活相互关联，促进恶性肿瘤的发生发展。

2.3ATAD2与恶性肿瘤关系 ATAD2与大多数肿瘤发生发展关系密切，其在恶性肿瘤表达水平要高于相对应正常组织，ATAD2的高表达可能与恶性肿瘤的转移及预后密切相关[24〗。研究表明，ATAD2蛋白在多种肿瘤中高度表达，并且ATAD2的表达与肿瘤预后相关，例如：肺癌、乳腺癌、肝癌等[25-27]。黄国全等[28]采用定量PCR方法、免疫组织化学方法分析，发现胃癌组织中比癌旁非肿瘤组织增高，且与患者临床分期、肿瘤侵润深度、淋巴转移和远处转移有关，同时还发现ATAD2过表达是胃癌患者疾病预后的独立因素。Luo等[29]应用RT-PCR、Western Blot、IHC三种方法分析发现ATAD2在结直肠癌中表达水平高于癌旁正常组织，其高表达与在结直肠癌中的低表达样本相比，生存期明显缩短，可以作为独立的预测预后的因子。果海娜等[30]采用免疫组化的方法检测110例乳腺浸润性导管癌患者中ATAD2、c-MYC、ER、PR、HER-2、CK5/6、EGFR的表达，以及77例癌旁正常组织中ATAD2的表达情况，发现ATAD2的表达与组织学分级、基因分型、腋窝淋巴结转移密切相关，随着分化程度降低，淋巴结转移率提高，ATAD2的表达更为明显，提示ATAD2高表达与乳腺浸润性导管癌分化差、扩散、转移有关，有望成为判断乳腺浸润性导管癌预后的新指标。

3 LRIG1与ATAD2在乳腺癌组织中的表达

据统计，ER在乳腺癌中的表达约70 %，有研究表明雌激素可以诱导LRIG1转录，然而抑制雌激素的诱导促使乳腺癌细胞的生长、增殖、侵袭，LRIG1是雌激素受体的直接转录靶点，雌激素受体调节区位于LRIG1基因转录的起始点，在BT474和ZR751乳腺癌细胞中敲掉LRIG1后抑制了依赖雌激素E2的肿瘤细胞增殖，LRIG1的沉默使乳腺癌细胞对雌激素的拮抗治疗敏感性下降，推测LRIG1对乳腺癌细胞的生长及增殖具有抑制作用，并且可以提高治疗乳腺癌的敏感性[31]。有研究表明，ATAD2是雌激素受体激活因子。Zou等[32]研究发现ATAD2是雌激素受体的辅助调节因子，ATAD2可以激活雌激素诱导蛋白Survivin表达上调，加快乳腺癌细胞生长，沉默ATAD2可抑制乳腺癌细胞增殖，诱导对他莫昔芬抵抗的乳腺癌细胞死亡。LRIG1在乳腺癌中表达量低，可能发挥抑癌基因作用，ATAD2在乳腺癌中的表达量高，可能发挥促癌基因作用，然而LRIG1和ATAD2在乳腺癌中的相互关系及发生进展过程中的作用机制有待进一步研究。

综上所述，LRIG1和ATAD2与恶性肿瘤的发生、发展、侵袭等密切相关，关于恶性肿瘤的诊断及临床分期对于患者的治疗及和预后至关重要，我们尽可能联合多种基因检测，协助诊断各种恶性肿瘤，以及评估肿瘤患者的预后。随着人们对分子生物学的研究深入，关于癌基因激活和抑癌基因失活的研究越来越多，LRIG1和ATAD2在恶性肿瘤的作用逐渐被认识，LRIG1和ATAD2的复杂结构及功能，在肿瘤的发生机制中起重要作用，并且LRIG1和ATAD2可能为乳腺癌患者发现针对性的靶向药物，提供新的靶点。关于LRIG1和ATAD2在肿瘤中的研究，需要更多的不同类型肿瘤来证实其临床应用价值。