SIRT2在非小细胞肺癌发生发展中的作用

王 宇，王静媛

（内蒙古医科大学基础医学院，内蒙古 呼和浩特 010059）

沉默信息调节因子（silence information regulator，Sirtuin）是一类对烟酰胺腺嘌呤二核氨酸（NAD+）依赖蛋白脱乙酰基酶[1]。Sirtuin可有效地使机体组蛋白及非组蛋白底物的乙酰化代谢状态失衡，参与一系列沉默调节，如机体内细胞衰老、凋亡、所涉及的代谢过程包括细胞老化、细胞凋亡、细胞应激、炎症的发生、糖脂代谢、线粒体生成、基因转录等一系列复杂的生物代谢及信息调节[2]。

1 Sirtuin蛋白概述

1.1 Sirtuin蛋白的分类和生物活性

最先在酵母中发现沉默信息调节因子2（silent information regular 2），命名为Sir2，因其与寿命延长密切相关，成为了研究的热点，在哺乳动物中与Sir2同源基因的Sirtuin也同样备受科学界的关注。哺乳动物共有7种Sirtuin亚型蛋白，即SIRT1～SIRT7，每种Sirtuin异构体能使各自的底物去乙酰化，每种Sirtuin蛋白亚细胞的去乙酰功能也不同：SIRT1～SIRT3去乙酰酶活性高；SIRT4～SIRT7去乙酰化酶活性较弱甚至检测不到[3]。

1.2 Sirtuin蛋白的亚细胞定位

每种Sirtuin蛋白在细胞中的位置是不同的：SIRT1位于细胞核中，在特殊情况下在细胞中穿梭到细胞质中；SIRT3、SIRT4和SIRT5主要定位于线粒体中，其中SIRT3是最主要的线粒体去乙酰化酶；SIRT6存于整个细胞核中；SIRT7分布在核仁中；SIRT2亚细胞定位过程是一个动态的过程，主要是分布在整个细胞质中，但在G2/M期可以直接迁移细胞核内[3,4]。

2 SIRT2的结构生理功能及表达

2.1 SIRT2的结构

SIRT2基因位于人类19号染色体长臂（19q13.2）上的基因编码区，共有18个外显子，20960对碱基。其通过不同的蛋白剪切结合方式产生转录本1和转录本2，经研究证实这两种转录本产生的蛋白皆同时具有细胞生理学的功能[4]。

2.2 SIRT2的生理功能

2.2.1 SIRT2与细胞代谢 由于Sirtuin能够有效调节人体脂肪和血液中葡萄糖的代谢，从而使其成为一种能量和应激的脂代谢关键酶和转录调节因子，与治疗恶性肿瘤的进程息息相关。SIRT2影响许多与人体脂质合成和代谢有关的多个因素：血糖偏高状态下，肝脏中p300/（CPB）钙结合蛋白结合相关的因子［p300/Calcium-binding protein（CBP）-associated factor，PACF］乙酰转移酶能刺激ATP-柠檬酸裂解酶（ACLY）乙酰化，调节和阻断ACLY泛素化水平，以增加脂肪酸稳定性，抑制脂肪酸的降解，并有效促进脂肪酸从头合成[5]。此外，SIRT2被临床研究证明可以通过乙酰化转移酶来有效激活交叉头转录因子1（FOXO1），促进FOXO1与过氧化物酶体增殖激活受体（PPARγ）的结合，抑制其脂肪酸转录活性，从而有效促进糖和脂肪的泛素化和分解[6]。糖酵解过程中SIRT2与癌细胞之间的关系有待研究。一般认为，SIRT2主要通过乙酰化来激活磷酸烯醇式 丙 酮 酸（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）和M2型丙酮酸激酶（pyruvate kinase subtype M2，PKM2）[7]，在机体葡萄糖缺乏的时增强糖异生。在高葡萄糖条件下，体内PEPCK会被去乙酰化，其稳定性会大大降低。在机体缺乏葡萄糖时，SIRT2会通过PEPCK脱乙酰基从而显著提高其活性，并能在身体能量较低时促进糖异生[8]。调节限制糖酵解速率的丙酮酸激酶（pyruvate kinase,PK），并指导丙酮酸和乙酰辅酶A的生成，促使SIRT2去乙酰化，阻止PKM2形成具有酶活性四聚体[9]。

2.2.2 SIRT2与细胞周期 一项研究结果表明，SIRT2能通过去乙酰化α微管蛋白CDH1和细胞组蛋白CDC20，增加它们与细胞泛素连接酶APC/C的相互结合、相互联系，促进细胞APC/C复合物的活性及有效控制细胞分裂，使其染色质在细胞分裂中期核固缩[10]。SIRT2亚细胞定位过程是个动态复杂过程，主要分布在细胞质中，在G2/M过渡期内，进入细胞核内，SIRT2对α微管组蛋白甲基化酶H4K16乙酰化，调控有丝分裂检查点形成单倍体的细胞[3]。

2.2.3 SIRT2与肿瘤 目前，越来越多的实验结果表明，SIRT2在不同生长来源的肿瘤细胞中，分别可以发挥肿瘤生长抑制因子或促进细胞抑制因子的作用，即具有双重作用[11]。据报道，SIRT2在某些肿瘤的发生发展中起着促癌作用：如在神经母细胞瘤中，SIRT2的蛋白表达明显地减少。miR-7可以有效地靶向于治疗帕金森病细胞模型中促凋亡基因Bax和SIRT2基因的蛋白表达，并在Bax和基质金属蛋白酶MMP+基因诱导的帕金森病细胞模型中miR-7与MMP+基因，mRNA和蛋白的表达均呈时间负依赖性相关，miR-7在Bax和MMP+基因诱导的帕金森病细胞基因模型蛋白表达中的低依赖性表达与Bax和SIRT2所共同参与的调亡通路有关[12]。同时，SIRT2能靶向抑制继发性乳腺癌、胃癌、结肠癌等恶性发生肿瘤的发展，例如：在原发性乳腺癌中，Bax和SIRT2的蛋白表达明显以高度依赖时间的方式增加并与Bax和转录因子Slug结合可使其去乙酰化，有效促进细胞发生蛋白酶体的降解，从而影响乳腺癌的治疗和侵袭[13]。此外，SIRT2还能抑制抗氧化蛋白（peroxiredoxin-1，Prdx-1）的活性，从而大大增强了早期乳腺癌细胞对ROS的高度敏感，诱导DNA损伤，促进了乳腺癌细胞的凋亡[14]。SIRT2主要是通过影响肿瘤细胞新陈代谢和抑制肿瘤细胞的黏附与侵袭性调控肿瘤细胞转移的过程。Saxena等科学家提出可以通过SIRT2去乙酰化并正向地调控鸟嘌呤核苷酸转换因子TIAM1和Rac1的活性，由于Tiam1-Rac1轴对T淋巴瘤细胞内的信号转导功能具有正向分子开关的作，激活后将通过促进T淋巴瘤早期细胞的黏附运动、侵袭和转移等调控肿瘤转移过程[15]。

2.3 SIRT2的表达

SIRT2广泛存在并分布于人体的许多组织中，尤其是与新陈代谢功能密切相关的组织，如脑，肝，肌肉，阴囊，卵巢，脾脏，脂肪组织等，脑组织中的表达水平高于其他组织[16]。SIRT2在不同类型的肿瘤组织中有不同的表达水平：在人视神经母细胞瘤、人基底样型乳腺癌、葡萄膜恶性黑色素瘤、急性髓系白血病等高表达，在基底细胞瘤、胶质细胞瘤、非小细胞肺癌、胃癌等组织中表达的水平低于正常组织[17]。这些结果表明SIRT2的表达与各种肿瘤发生发展之间的关系十分复杂。

3 SIRT2与非小细胞肺癌的关系

目前肺癌是世界上发病率和患者死亡率最高的恶性肿瘤，肺癌的来源和病因尚不完全清楚，大量的资料和研究表明，长期大量饮酒和吸烟的患者与其肺癌的发生和死亡有非常密切关系[18]。肺癌的分型非常重要，不同分型，治疗方案也不尽相同。临床上一般将肺癌分为两大类，小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC），SCLC恶性度极高，预后极差；NSCLC占所有肺癌类型的85%左右，为最常见的肺癌类型。尽管手术是NSCLC的最佳诊断和治疗的方法，然而，至少57%的晚期NSCLC可能会发生肿瘤复发和肺癌细胞转移。因此，积极探索有效的治疗肿瘤标记物可以用来监测NSCLC的发生发展以及预测其预后，从而帮助患者提高其生存率和改善生活的质量，这是非常急迫的[19]。如上文所述，SIRT2参与多项组蛋白以及转录因子的乙酰化过程，并在肿瘤形成过程中起到重要的作用。具有肺癌细胞来源或其他肿瘤类型的特异性。

3.1 SIRT2在非小细胞肺癌细胞中的表达

尽管许多的研究结果显示SIRT2蛋白在多种肿瘤组织中明显下调，但SIRT2在NSCLC发生发展中的相关研究和应用却鲜有报道。近年来，SIRT2在NSCLC的发生和发展过程中的抑制作用越来越多地受到人们的关注，SIRT2与多种恶性肿瘤的早期发生及其发展过程中起到了抑制的作用，尤其特别是对于NSCLC。据研究报道，较正常肺组织肿对NSCLC组织中SIRT2的表达水平明显降低，SIRT2过度的表达增加ROS和p27水平，上调SIRT2增加了NSCLC细胞对于顺铂治疗的高度敏感性[20]。Li检测到在NSCLC组织中SIRT2表达水平的降低，且他认为SIRT2与NSCLC预后的变化显著相关。其研究发现表明SIRT2蛋白在NSCLC的组织中相较于癌旁组织通常呈低水平的表达，其高表达与肿瘤高细胞分化及肿瘤有无淋巴结细胞转移的水平有关，且他们认为SIRT2表达的水平对于NSCLC晚期患者的无病生存期（disease-free survival，DFS）及总生存期（overall survival，OS）的预后变化无独立预测的作用[21]。这可能是由于SIRT2可以有效地通过抑制去乙酰化或者通过抑制具有抗氧化作用的蛋白调控来抑制肿瘤相关细胞基因的生长和表达，如甲基化酶（jumonji domain-containing protein 2A，JMJD2A）和ATP-柠檬酸盐裂解酶（ATP citrate lyase，ACLY）等，进一步有效地抑制肿瘤生长增殖，降低肿瘤细胞的分化，减少细胞转移及分化促进了细胞的凋亡，继而有效地抑制了肿瘤的细胞生长、分化及细胞转移，从而有效地降低了NSCLC的生长分化，并有效地减少其淋巴结的转移[22]。

3.2 SIRT2在非小细胞肺癌发生发展中的作用及机制

SIRT2抑制NSCLC的发生和发展，NSCLC在组织中，组蛋白去甲基化酶JMJD2A的表达区域含量可以明显上升。SIRT2可与JMJD2A基因的启动子的表达区域结合，并能有效抑制JMJD2A基因的表达，从而控制NSCLC细胞增殖、克隆[23]。此外，SIRT2通过抑制细胞诱导期激酶对相关的组蛋白（S-phase kinase associated protein 2，Skp2）进行去乙酰化，降解作用来有效消除组蛋白Skp2对p26和p27的影响，从而有效抑制NSCLC细胞的增殖和生长[24]。因此，SIRT2多种复合物在肿瘤的发生和早期发展过程中都起到了抑制作用，尤其是NSCLC。此外，抑制SIRT2降低了依赖SIRT2的p53的活化增加，防止了p53去乙酰化和失活，以靶向针对p53癌症治疗。此外JNK1选择性地影响SIRT2的功能：在不影响其对p53的影响的情况下，改善组蛋白H3的去乙酰化。有研究结果指出，成熟促进因子CDK1/cyclin B该复合物选择性地作用于SIRT2，抑制SIRT2的去乙酰化酶活性，而组蛋白作用于SIRT2后调节蛋白激酶ERK1／2细胞外磷酸化酶，显著提高其去乙酰化活性[5]。

4 结语与展望

SIRT2可以有效地通过去乙酰化抑制细胞中肿瘤的正常生长，减少细胞中肿瘤的转移以及扩散来降低细胞中肿瘤的分化，继而有效降低肿瘤疾病的严重程度，从而有效减少NSCLC的肿瘤复发率，被认为是对NSCLC肿瘤治疗的重要手段和靶点。其次，SIRT2可有效改善和提高肿瘤药物的敏感性，从而减少阻力酶的活性调节肿瘤相的关基因或借助去乙酰化技术的突破，从而改进并提高NSCLC肿瘤治疗的安全性和有效性，进而改善健康和癌症患者的预后。此外，SIRT2在不同类型及不同分期的NSCLC中如何发挥作用还有待进一步的研究，其可作为新颖且可靠的生物标记物来评估NSCLC的临床病理特征和预后情况，这将会为NSCLC的精准治疗及药物研发提供新思路。因此SIRT2可能是NSCLC一个重要的治疗及评估预后的新靶点。