ETS转录因子家族在消化道肿瘤中的作用研究进展

覃小珊 张彩灵 黄赞松

1. 右江民族医学院附属医院消化内科，广西百色 533000； 2. 右江民族医学院研究生学院，广西百色 533000； 3. 广西肝胆疾病临床医学研究中心，广西百色 533000

肿瘤是影响人们健康的重大疾病，已成为一个严峻的公共健康问题。常见的消化道肿瘤包括食 管 癌（esophageal carcinoma，EC）、胃 癌（gastric cancer，GC）、结直肠癌（colorectal cancer，CRC）、肝癌、胰腺癌（pancreatic cancer，PC）等，消化道肿瘤在2018 年全球10 大常见癌症中占据4 席[1]，同时，上述常见的种类在我国排名前10 位的恶性肿瘤发病及死亡人数中也占有极大比重，癌症负担更呈逐年上升趋势[2]。原癌基因V-ets 属于从禽类白血病分离出的逆转录病毒E26 中转化融合蛋白的一部分，ETS 的名称来源于E26 特异性转化序列[3]。ETS（E26 transformation-specific sequence）转录因子家族的主要生理作用包括调节胚胎发育和调控细胞生长、分化、凋亡等[4]，它形成的调控网络调控着肿瘤的发生、发展、浸润、转移和血管形成，多项研究表明ETS 家族成员 ETS1 能影响肿瘤的血管生成，对肿瘤的发生发展和侵袭转移发挥重要作用[5]。这个家族在实体肿瘤中表现异常活跃，ETS 转录因子功能失调导致多种靶基因表达发生变化而诱发肿瘤及介导肿瘤进展，主要通过作用癌细胞自我更新及生存、调控DNA 修复及基因组稳定性、调节新陈代谢及肿瘤微环境等机制参与肿瘤发生发展的各个阶段[6]。研究表明，ETS 转录因子可以通过多种分子调控机制介导 EC[7]、GC[8]、CRC[9]、肝癌[10]、PC[11]的发生发展进程。因此，加强对ETS 家族的进一步研究，对肿瘤的基础研究与临床治疗具有理论指导意义。本研究就ETS 转录因子家族在不同系统中的作用及对消化道肿瘤的影响相关研究进展予以综述。

1 ETS转录因子家族与主要功能

1.1 ETS转录因子家族与结构

ETS 转录因子家族是最大的转录调控因子家族之一，其由原癌基因V-ets 编码，现已发现了30多个家族成员，在人类中，目前发现28 个转录因子属于这个家族。这个家族因体外衍生结合位点的差异分为4 个不同类别（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类）。它们的共同特征是都包含一个由85 个氨基酸构成高度保守的DNA 结合结构域，称为ETS 结构域，多数位于其C 端区域，由3 个α- 螺旋和4 个β- 折叠按照α1-β1-β2-α2-α3-β3-β4 的顺序排列形成翼状螺旋 - 转角 - 螺旋（winged helix-turn-helix，wHTH）的拓扑结构，并且能够特异性识别并结合富含嘌呤的5′ -GGAA/T-3′基序来调节多种病毒和细胞的基因表达。根据ETS 结构域的同源性将它们划分为 12 个亚家族：ETS、ERG、PEA3、ETV2、TCF、GABP（GABPA）、ERF、ELF、TEL、ESE、SPI、PDEF（SPDEF）。在ETS 转录因子部分子集的N端区域还存在着第2 个保守结构域，称为PNT 结构域，它包含了大概65 ～ 80 个氨基酸，由4 个α-螺旋和1 个短的α- 或310-螺旋组成。ETS 结构域、PNT 结构域、GABPA 中特有的 OST 域、TCF 中独有的B 盒区域等因与特定序列结合而具有独特的生化特性，由差异结合特定的DNA 位点所形成的不同ETS蛋白以多种方式调节着不同的生物学过程[6，12-13]。

1.2 主要生理功能

在哺乳动物中，ETS 转录因子家族在造血组织、大脑、乳腺、骨骼、肺、肝脏等组织广泛存在，调节胚胎发育、多种细胞功能（生长、凋亡、分化、致癌性）等生物学功能[13-14]。大量研究证实，这个庞大的转录因子家族涉及机体不同系统生理及病理的调节。

1.2.1 造血系统 胚胎发育成功的前提条件是建立血管系统并进行有效地造血。ETV2 对于血管生成细胞是必需的，Zhao 等[15]在小鼠胚胎干细胞源性血管生成祖细胞发育途径的研究中发现，血管生成的开始不仅依赖ETV2 的表达，而且VEGFFLK1 信号通过促进ETV2 阈值表达发挥指导作用。而当细胞从早期造血内皮细胞向造血祖细胞分化时，转录因子RUNX1 与ETS 转录因子FLI1 形成的复合物便从ETS/GATA 基序移向RUNX/ETS 基序以重塑染色质结构和启动mRNA 合成[16]。ETS1 是血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）激活的主要调控因子之一，Chen 等[17]研究证实VEGF 通过增加ETS1 NT 结构域乙酰化进而增强ETS1 与含溴结构域蛋白质4 的相互作用调节ECs 转录反应。ETS转录因子参与的血管生成不仅促进器官生长，也对组织损伤修复，甚至肿瘤进展至关重要。Park 等[18]研究发现缺乏内皮ETV2 的小鼠在对眼外伤、肢体缺血性损伤等反应中显示出新生血管受损，但给予ETV2 慢病毒干预后的局部缺血组织中VEGF、Flk1、Flt1 等血管生成基因表达上调，反而改善组织血液灌注以及增强血管形成。人CRC 中过表达的ETV5 通过上调血小板源性生长因子BB 转录进而激活CRC 的血管生成[19]。上述事实证明ETS 转录因子家族在调节机体早期血管发育、血管稳态、生理及病理性血管生成中扮演重要角色。

1.2.2 免疫系统 许多证据表明ETS1、ETS2、GABP、FLI1、ELF1、ELF4、ESE1、PU.1、SPIB 等ETS 转录因子参与免疫系统的调节[20]。淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞（dendritic cells，DCs）、NK 细胞等免疫细胞是免疫系统的重要部分。Yu 等[21]在斑马鱼研究中结合遗传学和时空分辨率命运映射方法证实PU.1 和SPIB 形成的独特遗传网络调控不同来源的巨噬细胞发育。ETS 转录因子ELK4 是SRF 转录因子的一个ERK 调节辅助因子，Maurice等[22]研究发现通过ELK4 进行的低水平ERK 信号传导可促进先天性αβCD8+T 细胞分化。另一方面，T 细胞中GABP 的缺乏促使细胞代谢和氧化还原过程失衡，反之，它的存在不仅促进天然T 细胞的稳态及增殖，还有助于抗原特异性T 细胞的克隆扩增[23]。然而，ETV6 的缺失不会影响体内外常规树突状细胞（cDC）子集cDC1 的细胞因子产生能力，但ETV6 在DC 中的表达却促进CD8+T 细胞交叉启动和肿瘤特异性反应[24]。所以，ETS 转录因子家族不但参与机体的天然免疫，而且还调控机体的获得性免疫，使机体免于细菌、疾病等攻击，并在某些条件下有利于对肿瘤细胞的及时识别和清除。

1.2.3 内分泌系统 ETS 转录因子家族广泛分布在哺乳动物的垂体、甲状腺、乳腺、胰腺等内分泌器官并发挥其重要的病理生理调控作用[25]。Suriben等[26]在缺乏泛素连接酶COP1 的小鼠模型研究中发现胰腺β 细胞中3 个PEA3 家族成员ETV1、ETV4、ETV5 负调控胰岛素分泌以维持血糖正常。但另一项研究显示，甲状腺乳头状癌（papillary thyroid cancer，PTC）中ELF3 的过表达是由激活的促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/ 细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，Erk）途径诱导，而 ELF3 可能通过B-Raf 原癌基因突变的PTC 中HER/ErbB受体家族的转录上调又进一步激活MAPK/Erk 途径，ELF3 与MAPK 通路形成正反馈回路最终导致PTC 的进展[27]。不同ETS 转录因子的正负调节都可能导致疾病预后不同，但即使是同一成员表达相同仍可能导致不同内分泌器官肿瘤的不同结局。比如ELF5 通过干扰人卵巢癌SKOV3 细胞的细胞周期并促进人卵巢癌SKOV3 细胞凋亡从而抑制其生长[28]，但它的表达增加可能驱动内分泌抗性导致乳腺癌内分泌治疗的失败[29]。

2 ETS转录因子家族对消化道肿瘤的影响

大多数ETS 转录因子均参加肿瘤的发病机制及进展，在不同肿瘤中表现出促癌作用或抑癌作用。当然，许多学者研究发现，ETS 转录因子家族也在多种消化道实体瘤的发生发展中起着重要作用。

2.1 食管癌

食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma，ESCC）和食管腺癌（esophageal adenocarcinoma，EAC）是EC 常见的两种组织病理学亚型，其中ESCC 占绝大比例。Li 等[30]研究发现ESCC 中的ETV2 表达降低能显著抑制肿瘤形成和转移。而更近一步，ETS 转录因子在细胞中表达位置的不同也影响着肿瘤的发展方向。ESE3 主要在上皮细胞核中特异性表达，有研究表明ESE3 主要位于正常食管上皮细胞核和ESCC 细胞的细胞质中，但ESE3 重新核定位可以抑制ESCC 细胞的生长、集落形成、侵袭和迁移而起到抑癌基因的作用[31]。同样的，Jomrich 等[7]在对323 名EC 患者术后肿瘤组织进行的多因素生存分析中发现肿瘤细胞核中ETV1 可以作为EAC的独立预后因素。磷酸化是ETS 转录因子激活的关键机制之一，可影响蛋白质与蛋白质相互作用、各种ETS 转录因子的亚细胞定位等[6]。ETV1 可被MAPK 活化的蛋白激酶2（MAPK-activated protein kinase 2，MK2）磷酸化，在具有较高肿瘤分期的EC肿瘤组织中，ETV1 被MK2 强烈抑制[7]。另一项基于ESCC 临床样品的Kaplan-Meier 生存分析也表明，位于苏氨酸-38 的ETS-1 磷酸化与ESCC 患者预后不良相关[32]。虽然我们已认识到ETS 转录因子影响着EC 的肿瘤生物学行为，但具体的调节肿瘤分子机制仍有待深入研究。

2.2 胃癌

GC 是消化系统常见的恶性肿瘤之一，对人类健康构成严重威胁。Zhang 等[8]利用免疫组织化学和免疫荧光方法检测发现肿瘤组织中PDEF 高表达，但敲除PDEF 能够抑制GC 细胞的增殖、迁移和侵袭。另外，有研究发现FLI1 在正常胃黏膜、肠上皮化生、低度不典型增生的上皮细胞中显示出强烈的核表达，但随着病变由高度不典型增生向腺癌发展时，FLI1 核表达呈进行性下降的趋势[33]。这些说明了部分ETS 转录因子不仅可以成为GC 的治疗靶标，还可以评估GC 的演变过程及发展程度。幽门螺杆菌（helicobacter pylori，Hp）感染与慢性胃炎、消化性溃疡、非溃疡性消化不良、GC 等胃疾病直接相关，有一项前瞻性开放队列观察研究也证实了我国Hp 再感染与有GC 家族史独立相关[34]。Das等[35]研究发现与非癌性胃组织相比，GC 活检样品中的ETS2、扭曲相关蛋白1（Twist-related protein 1，Twist1）、E3 泛素连接酶 Siah2 表达上调，同时，体外实验证明ETS2 和Twist1 激活的Siah2 增加了Hp感染的GC 细胞活动力和侵袭性。那么，有ETS 转录因子参与的调控过程也可能成为Hp 感染与GC之间互为因果的分子机制。

2.3 结直肠癌

CRC 细胞中的ETV5 过表达刺激其血管生成[19]，但是ELF3 的表达却与更好的临床预后呈正相关[36]。根据2018 年的全球癌症统计数据，CRC位居全球癌症发病率第3 位（占总病例的10.2%）和癌症死亡主要原因第2 位（占癌症总死亡人数的9.2%）[1]。因此，积极识别CRC 中潜在的恶性指标及利用有益标记评估疾病发展是十分必要的。转录抑制因子Capicua（CIC）在不同类型的癌症中起着抑癌作用，Lee 等[9]研究发现，在异种移植小鼠模型中CIC 同样能抑制CRC 的进展，CRC 患者样本中的ETV4 表达水平与CIC 呈负相关，同时敲除CRC 细胞中的ETV4 基本上阻止了因CIC 缺乏所介导的促癌进程。在另一项研究中，Lo 等[37]证实SPDEF 通过竞争性蛋白质- 蛋白质相互作用选择性地破坏β-catenin 与T 细胞因子间的结合，进而调控经典Wnt/β-catenin 信号传导，促使CRC 细胞从活跃状态转变为静止状态。所以，要区分好ETS转录因子引导CRC 发展的方向，我们应该更要探究其在各种信号传导途径中所扮演的角色及所参与的具体分子机制，从而能够利用好这些转录靶标进行肿瘤预防或治疗。

2.4 原发性肝癌（primary liver cancer，PLC）

慢性乙型肝炎病毒（HBV）或丙型肝炎病毒感染、大量酒精摄入、肥胖、非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）等都是诱发PLC 的主要危险因素，肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是其主要组织病理学类型[1，38]。当然，ETS 转录因子也介导这些危险因素在肝癌发生发展中的诱导作用。Sze 等[10]利用靶向DNA 测序，调查了95 例人类HBV 相关HCC 后发现端粒酶逆转录酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）基因启动子上的HBV 整合在HCC 肿瘤中很常见（35.8%），并在后续研究中证实ELF4 在TERT 启动子上与嵌合的HBV 增强子Ⅰ结合，导致端粒酶激活从而驱动肝癌发生，而敲除ELF4 则显著降低肝癌细胞的TERT 表达和成瘤能力。随着研究的深入，NAFLD 与肝癌的关系越来越受到人们的关注，高NAFLD 纤维化评分与HCC 发展密切相关[38]。肝细胞凋亡是非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的特征，Liu等[39]研究发现NASH 小鼠肝组织中高表达的ETS1刺激转化生长因子β1 诱导的肝细胞凋亡，进而加速NASH 进展。PLC 起病通常比较隐匿，肿瘤的侵袭和转移是其致死的主要原因，Yang 等[40]在整合多个数据库后确定MAPK 家族成员PDZ 结合激酶（PDZ-binding kinase，PBK）的表达上调与HCC 预后不良相关，他们的研究还证实HCC 临床样本中PBK 和尿激酶型纤溶酶原激活物受体（urokinasetype plasminogen activator receptor，uPAR）、ETV4 和uPAR 之间呈正相关，PBK 通过增强ETV4 与uPAR启动子的结合而促进HCC 细胞侵袭和转移。还有值得一提的是，与上述CRC 相比，CIC-ETV4 轴在HCC 发展进程中有着相似的促癌调节机制[41]，但肿瘤组织中的ELF3 过表达却促进HCC 细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），并与肝癌预后不良相关[42]。所以，即使是表达程度相同的同一个ETS 转录因子，对于不同类型的消化道肿瘤发展调控方向可以相同，也可以截然相反。PLC 为血管丰富的恶性肿瘤，VEGF/VEGF 受体（VEGFR）是刺激肝癌血管生成的关键信号转导通路之一[43]。Niu 等[44]利用染色质免疫沉淀测定表明人脐静脉内皮细胞中的ETS1可以与VEGFR1 启动子上的-52 ETS 基序结合促使VEGFR1 的表达。另外，通过反义ETS1 能消除缺氧诱导的骨形态发生蛋白（bone morphogenetic proteins，BMP）4 的表达，进而削弱 BMP4 对 HCC血管生成的促进作用[45]。不仅如此，阻断VEGFR的新型分子靶向药物索拉非尼虽然已被广泛应用于临床[43]，但分子靶向药物的耐药性也是HCC 治疗中所要面临的一个棘手问题，ETS 转录因子也参与了其中的调节。如HCC 细胞中的ETS1 通过增强孕烷X 受体的激活促进了HCC 肿瘤模型对索拉非尼的耐药性[46]。因此，更好地了解肝癌在发生、血管生成、转移等不同层面的预测标志物和分子调控机制对肝癌的诊疗具有重要意义。

2.5 胰腺癌

2018 年全球癌症统计数据显示PC 在男性和女性癌症死亡的主要原因中都位居第7 位，但其死亡人数几乎与诊断人数持平，也使它成为人类需要解决的一个严峻的公共健康问题[1]。而ETS 转录因子是如何调控PC 的发生发展进程呢？ ETV4 在CRC[9]、HCC[41]等消化道肿瘤细胞中过表达，Tyagi等[11]研究同样证实ETV4 在PC 细胞中表达上调，ETV4 主要通过正调节细胞周期蛋白D1 表达，加快PC 细胞从细胞周期G1 期到S 期的过渡而促进细胞生长。ETS 转录因子不仅调控PC 细胞的生长，还调控胰腺肿瘤微环境的基质增生。Heeg 等[47]研究发现ETV1 可以通过一种富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白（Sparc）和透明质酸合酶2 调控EMT，促进小鼠PC 的肿瘤基质扩展及转移形成。与正常组织相比，ESE3 在胰腺导管腺癌表达更低，它的低表达却与肿瘤淋巴结转移、血管浸润等风险增加密切相关。但有趣的是ESE3 在胰腺神经内分泌肿瘤、浆液性囊腺瘤、导管内乳头状黏液瘤等其他胰腺肿瘤中表达增高[48]。所以，不同ETS 转录因子既可以成为PC 生长的正调节剂，也可以负调控它的发展和转移，即使针对同一个ETS 转录因子的研究，也需要探讨其在不同病理类型PC 中的分子调控机制。

3 结论

ETS 转录因子家族作为最具代表性的转录因子家族，其调控作用涉及造血系统、免疫系统、内分泌系统等，还对各种消化道肿瘤的细胞周期调控、血管生成、浸润转移、抗肿瘤药物耐药等方面有着重要调节作用。这个家族虽然广泛参与消化道肿瘤生长发育过程中的各种调控机制，但值得我们关注的是不同的转录因子介导不同消化道肿瘤的发展结局可以相似，同种转录因子可以成为不同消化道肿瘤预后良好或预后不良的标记物，甚至相同的转录因子在同一种消化道肿瘤的不同组织病理学类型中可能因它的表达不同而产生不同影响。目前，虽然还有许多具体调控机制的研究尚不确切，但ETS 转录因子家族有望成为消化道肿瘤基因治疗的潜在分子靶点。