ING4在肿瘤中的研究

李珍，董杏，宿晓晓，来梦杰，曾宪旭,2(通信作者*)

(1.郑州大学第三临床学院，河南 郑州 450052；2.郑州大学第三附属医院病理科，河南 郑州 450052)

0 引言

生长抑制因子蛋白家族 (inhibitor of growth family，ING)是一组重要的肿瘤抑制因子，总共包括ING1，ING2，ING3，ING4和ING5五位成员。这五种基因共编码包括INGl基因的3种产物 (INGla、INGlb、INGlc) 以及ING基因家族其它4个成员的编码蛋白的7种蛋白。其中，ING4基因在2004年Nature杂志上正式确认为一种肿瘤抑制因子。ING4作为一种新的候选抑癌基因，近年来它的抑癌功能及其机制受到越来越多的关注，在这篇综述中，我们总结了ING基因已知的生物学功能及其与恶性肿瘤发生发展的相关性。

1 ING4基因的生物学作用

生长抑制因子蛋白家族(ING)是一组重要的肿瘤抑制因子，包括ING1，ING2，ING3，ING4和ING5成员。其中，ING4基因最初于2003年从人的脑垂体中被分离出[1]，在2004年被确认为一种肿瘤抑制因子，在人类所有被检测到的正常组织中均有ING4基因表达[2]。该基因跨度为13 kb，定位于人类染色体12p13.31，至少包含8个外显子。ING4蛋白与ING家族其他成员在N端和C端上具有高度的同源性[3]，它的C端有一个植物同源结构域，此结构域是磷脂酰肌醇磷酸的核受体功能结构域，通过与磷脂酰肌醇磷酸信号分子相结合，能够调节细胞生长与增殖[4]。N端是一个核定位信号序列，其与ING4蛋白的核定位及与p53在细胞核的复合定位中起着重要的作用[5]。ING4蛋白在许多不同的细胞过程中发挥着重要的作用，如细胞增殖、凋亡、扩散、侵袭、转移、血管生成、DNA损伤修复及缺氧适应等。大量研究表明，ING4基因与多种恶性肿瘤的发生发展有密切关系，包括宫颈癌、卵巢癌、子宫内膜癌、乳腺癌、神经胶质瘤、黑色素瘤和胃癌等。

在正常组织中，细胞的增殖受到多种内在和外在信号传导途径的严格调控。当细胞因各种理化因素的影响产生遗传改变而丧失这种调节机制时，它们就会变成癌症。抑癌基因在抵抗肿瘤发生和预防肿瘤进展中非常重要，它们通常在癌细胞中失活，被认为是肿瘤发生和发展的主要机制之一。

2 ING4基因的相关抑癌机制

2.1 ING4可增强p53基因的活性

ING4可增强p53基因的活性，其机制包括促进p53基因的甲基化，抑制Mdm2介导的p53基因降解以及提高p53下游基因在转录及转录后水平的表达[5]；研究表明ING4基因可与p53结合并提高其在Lys382位点的甲基化及转录活性[6]等诱导细胞凋亡。此外，ING4基因还可以通过控制p53乙酰化状态使p53的转录活性增强，从而抑制肿瘤发生[7]。

2.2 ING4可恢复细胞间接触抑制

相关研究发现ING4基因可抑制由原癌基因myc过度表达引起的细胞间接触抑制功能失活[8]。原癌基因myc是正常细胞生长所必需的一种转录因子，但myc基因的过表达可诱导细胞间接触抑制的丢失，从而促进肿瘤的发生。因此，ING4基因可恢复细胞间接触抑制。

2.3 ING4可抑制肿瘤侵袭转移

研究表明ING4基因能够与核转录因子NF-кB 结合，抑制NF-κB调节基因如IL-8、MMP-9、COX-2等的转录[9]。ING4与NF-κB蛋白同时结合到上述基因的启动子区域，可出现p65亚基磷酸化、HAT中p300亚基和乙酰化组蛋白的下降，进而上调此启动子区域组蛋白去乙酰化转移酶的活性来抑制上述基因的转录[10]，从而抑制肿瘤新生血管的生成及肿瘤侵袭转移的发生。

2.4 ING4可抑制缺氧诱导因子(HIF)的活性

多数细胞对氧气适应性变化的反应是通过HIF介导的，通过抑制HIF的活性可抑制肿瘤细胞的生长[12]。Ozer等研究证实ING4能与HIF脯氨酰羟化酶的铁依赖性氧化酶直接发生作用，从而抑制缺氧状态下HIF靶基因的表达[11]。

2.5 ING4可抑制肿瘤细胞生长

Shiseki M及Zhang等[13]研究表明高表达的ING4基因可抑制细胞周期进展，包括抑制肿瘤细胞克隆、S期肿瘤细胞数量减少以及G0/S和G2/M期细胞数量的增加。

2.6 ING4可诱导细胞凋亡

ING4可以下调Survivin的表达，从而引起肿瘤细胞的凋亡[14]。Survivin抑制细胞凋亡的主要机制通过抑制肿瘤细胞中的不同caspases的活性或与外源性和内源性的凋亡途径的调节者相互作用以及或与细胞周期蛋白激活酶cdk34、p34和cdc2相互作用并敲除凋亡传导信号从而发挥抑制细胞凋亡的作用[15]。

2.7 ING4可增强肿瘤细胞放化疗敏感性

Klironomos G等[16]在肝癌细胞株中的研究发现ING4基因能提高Hep G2细胞对阿霉素、鬼臼乙叉甙的化疗敏感性，并呈现剂量依赖方式。Xie等[17]研究证实ING4基因能够提高肝癌细胞株SMMC-7721对化疗药物顺铂的敏感性。Zhang等[18]研究证实miR-214和miR-15在胰腺癌组织中异常高表达，过度表达的miR-214可靶向抑制ING4基因的表达从而降低胰腺癌细胞对化疗药物吉西他滨的敏感性。

3 ING4基因与恶性肿瘤

宫颈癌相关研究证实HPV16 E6可通过阻碍ING4与p53的结合而抑制细胞凋亡，引起细胞癌变。ING4基因有可能作为宫颈癌早期诊断及预测宫颈癌癌前病变风险及转移的重要指标之一[19]。卵巢癌相关研究表明ING4 mRNA在癌组织中的表达缺失明显高于正常组织对照组[20]；ING4基因蛋白水平在大多数卵巢癌组织中表现为表达下调和缺失，表明ING4基因表达的丢失促进了卵巢癌的发生发展。最近研究发现，ING4可能参与子宫内膜癌的病变过程[21]。乳腺癌是导致全球女性死亡的主要原因，在过去的几十年中，乳腺癌的发病率急剧增加。目前的治疗方法并未改善乳腺癌患者5年生存率低的问题。乳腺癌发生、发展是多种异常基因共同作用的结果，但其发生机制至今尚不清楚。相关研究显示，乳腺癌组织中ING4 mRNA相对表达量降低，且与临床分期、淋巴结转移有关，说明ING4表达缺失参与了乳腺癌进展、转移过程[22]。Gong等[23]研究揭示ING4基因的细胞毒性作用参与神经胶质瘤细胞的自噬作用，为胶质瘤联合疗法的研究提供了新的方向。Lu等[24]研究表明ING4基因作为黑色素瘤的生物标记可为黑色素瘤患者提供预后评估，蔡等[25]研究了ING4对人黑素瘤M14细胞增殖的影响，发现转染的外源生长抑制因子4基因可在细胞内表达并对M14细胞的增殖起抑制作用。Tang 等[26]研究了 CD82 基因在黑色素瘤中的作用机制，发现CD82基因抑制黑色素瘤细胞迁移的机制可能与ING4调节P65的表达相关，表明 ING4 基因在黑色素瘤的转移和增殖相关。Xu等[27]研究发现腺病毒介导的ING4基因在MG-63人骨肉瘤细胞中能上调P21，P27和Bax的表达，下调Bcl-2的表达并激活Caspase-以及降低CD34表达和MVD。通过内在的凋亡途径引起的细胞凋亡和抑制肿瘤血管生成。Fang等[28]人通过对 136 例肝细胞癌组织(HCC)中 ING4 的表达统计分析，发现 ING4 蛋白与病理分期分级有显著负相关，多因素分析显示在预后中ING4 的表达属于独立因子，与其他因子无相关性。Xie等[29]构建了共表达ING4和IL-24双肿瘤抑制基因(Ad-ING4-IL-24)的重组腺病毒，协同诱导生长抑制、细胞凋亡，上调P21，P27，Fas等表达，减少促血管生成因子产生的VEGF和IL-8协同抑制肿瘤血管生成。

目前癌症基因治疗引起了越来越多的关注。近20多年国内外很多学者通过对基因的研究，发现将恶性肿瘤缺失的相关基因导入癌细胞中后，通过调控癌细胞的增殖和凋亡，可以达到杀伤癌细胞，治疗癌症的目的。随着对ING蛋白质了解的深入，发现ING蛋白的活性根据细胞和器官种类的不同而有所差异，从而影响上皮组织中的各种系统，例如免疫系统，精子发生和干细胞分化。INGs可以靶向用于癌症治疗，就像ING2和Vorinostat一样，开发能够干扰INGs调节的表观遗传途径的新药物似乎是未来研究的有希望的目标。

综上所述，ING4基因是一种非常重要的肿瘤抑制因子，其抑癌机理包括抑制肿瘤细胞生长，抑制肿瘤血管生成，促进细胞凋亡，增加肿瘤细胞的放化疗敏感性；因此以ING4为靶点的肿瘤基因治疗可能是肿瘤治疗的新型方法。对其结构和功能的进一步研究，将有助于阐明其在肿瘤发生、发展中作用，并可成为新的抗肿瘤的治疗靶点。