组蛋白去乙酰化酶SIRT6在乳腺癌中的研究进展*

覃庆洪

（广西医科大学附属肿瘤医院乳腺外科，南宁 530021）

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，最新数据显示，乳腺癌仍然高居女性恶性肿瘤发病率第一位，并且发病率、死亡率均呈上升趋势，严重威胁女性健康[1]。近年来分子生物学及乳腺癌治疗学上的长足进步使乳腺癌治疗带来重要进展，但乳腺癌发生和进展机制仍处在不断探索中。

研究发现，组蛋白去乙酰化酶SIRT6 与多种恶性肿瘤发生、发展和预后有密切关系，影响途径和方式因不同的肿瘤或不同时期而异[2-7]。本文主要对SIRT6在乳腺癌发生、发展、侵袭和转移能力以及化疗耐药等方面的影响作综述，以期为进一步明确乳腺癌的病理机制，寻找抑制乳腺癌侵袭和转移的靶点提供新思路。

1 SIRT6 结构

人SIRT6 基因位于染色体19p13.3 区域，单拷贝，全长8 427 bp，包含8个外显子，启动子区缺乏经典的TATA 框和CAAT 框，有300 bp 左右的CpG 岛存在。SIRT6 蛋白包含355 个氨基酸残基，包括了1～42位的N端延伸域，43～276位的核心催化域以及位于277～355的C端延伸域[8-9]。去乙酰化酶活性和单ADP 核糖基转移酶活性，这两个酶活性与SIRT6功能实现有重要关系，可通过对组蛋白和非组蛋白以及多种转录因子的去乙酰化作用，影响多条信号通路，其在抗衰老、染色质调节、转录调控、糖脂代谢、DNA 损伤修复等生物学过程中起着重要的作用[10]。

2 SIRT6 与乳腺癌的发生、进展以及耐药

乳腺癌被认为是乳腺导管或乳腺小叶上皮的长期异常增生的结果，并且具备恶性肿瘤的重要特征，如基因组的损伤、不稳定以及糖酵解为主的代谢改变和细胞增殖的不可控等。SIRT6可通过调节内皮功能影响心血管系统相关疾病[11-12]。以依赖或不依赖于去乙酰化酶活性的形式，通过作用于肿瘤相关因子，SIRT6在转录调控、DNA修复、代谢调节等多个方面影响乳腺癌的发生、发展和预后。

2.1 SIRT6 与乳腺癌发生 依靠去乙酰化酶活性，SIRT6可通过去乙酰化修饰改变转录因子活性而影响乳腺癌发生。转录因子ELF5在乳腺癌发生和发展中起重要作用，而其活性受到乙酰化和去乙酰化调节，被p300 乙酰化后促进泛素化降解，抑制肿瘤细胞增殖和肿瘤发生，而SIRT6与ELF5发生直接相互作用，通过去乙酰化负性调控ELF5活性，一定程度上在促进乳腺癌发生和发展中发挥作用[13]。促进基因修饰是SIRT6 影响肿瘤发生的重要方式，SIRT6 促进双链DNA 修复与自身的乙酰化水平相关，SIRT1去乙酰化SIRT6的第33位赖氨酸残基，促进低乙酰化水平的SIRT6 聚合并且向断裂双链移动，随后，去乙酰化的SIRT6 与γH2AX 锚和而促进其停留在局部染色质上并促进染色质重构，发挥DNA修复功能。第33位赖氨酸的突变模拟低乙酰化状态的SIRT6能够挽救因SIRT1缺失而导致缺陷DNA修复[14]。SIRT6可能依赖自身或与其他因子的协同作用的方式，通过促进DNA修复而影响乳腺癌的发生。

2.2 SIRT6 与乳腺癌代谢 有氧糖酵解的激活和线粒体氧化磷酸化的抑制是恶性肿瘤的重要代谢特点，也是促进肿瘤细胞迅速增殖和转移的重要基础。乳腺癌代谢方式与其他恶性肿瘤相似，以有氧糖酵解的代谢方式为主。RUNX2 在导管乳腺癌细胞中的高表达促进糖酵解基因的表达以及葡萄糖摄取增加和对葡萄糖饥饿的敏感性，促成了乳腺癌的代谢转换[15]，而三阴乳腺癌中敲除RUNX2抑制乳腺球的形成和葡萄糖依赖，同时，敲除RUNX2抑制糖酵解相关基因如LDHA、HK2 和GLUT1 表达，而升高乳腺丙酮酸脱氢酶的mRNA表达水平和活性，促进了乳腺癌的骨转移[15]。进一步研究发现，RUNX2 对乳腺癌代谢的影响依赖于SIRT6 的介导。RUNX2 在转录和翻译后水平上显著抑制SIRT6，表达引起的pAkt、HK2 和PDHK1 糖酵解蛋白水平的升高能够被过表达SIRT6逆转，同时，过表达SIRT6 增加RUNX2 阳性细胞的呼吸，但敲除SIRT6 则加剧RUNX2 引起的低呼吸水平。这些研究表明SIRT6 可能是RUNX2 改变乳腺癌代谢而介导乳腺癌骨转移的重要因子[15]。另外，SIRT6 影响氧化磷酸化相关基因表达以及呼吸链复合体活性和ATP/AMP 比例，保障了肿瘤细胞的能量供应，促进乳腺癌相关细胞增殖。在MDA-MB-231和MCF-7 细胞中，野生型而非酶活性缺失型SIRT6 能够增加丙酮酸脱氢酶表达水平和活性以及氧化磷酸化和ATP/AMP比例[16]。相反，沉默SIRT6则降低呼吸链蛋白编码基因的表达如UQCRFS1、COX5B、NUDFB8和UQCRC2，同时促进AMPK激活。体内研究也进一步表明SIRT6 通过能量代谢影响乳腺癌。在MMTV-PyMT 小鼠BC 模型中，杂合子Sirt6缺失延长了肿瘤潜伏期和小鼠生存期，而SIRT6 沉默可以减缓MDA-MB-231 BC 细胞异种移植的生长[16]。

2.3 SIRT6与乳腺癌侵袭和进展能力 SIRT6除了影响肿瘤细胞代谢、抑制促癌基因而影响肿瘤形成外[4,17]，SIRT6与多种恶性肿瘤侵袭和转移能力呈负相关关系，在肿瘤的侵袭和转移中起重要作用。目前认为，乳腺癌上皮细胞向以成纤维细胞为主的间质细胞转化，使细胞外基质硬度增加，与乳腺癌的进展和侵袭力呈正相关关系，而肿瘤细胞向间质细胞转化并促进基质增长的机制尚未完全明了[18]。肿瘤细胞迁移、定植发生在肿瘤周围的局部即为侵袭，肿瘤细胞能够穿透内皮基底膜进入血管或淋巴管内，随循环进入远隔脏器或组织并进行克隆性生长则形成转移[19]。淋巴转移途径是乳腺癌转移的主要途径，并预示着不良预后[19]。SIRT6 表达水平以及SIRT6 的磷酸化水平与乳腺癌的侵袭力有关。Song等[20]研究发现，天然黄酮苷淫羊藿能够通过上调SIRT6抑制NF-κB途径而促进线粒体凋亡途径和氧化应激的激活，同时改善肿瘤微环境，进而抑制乳腺癌细胞迁移和侵袭，SIRT6 抑制剂则减弱了淫羊藿抗迁移和抗侵袭的作用。Uzelac 等[21]发现，低表达水平的SIRT6 和SIRT1 与ER/PR 阳性和Her2阴性患者的不良总体生存率相关，但具体作用机制仍有待进一步研究。Bae 等[22]则发现，细胞核内的高水平SIRT6预示着更短的总生存期和无复发生存期，敲除SIRT6能够减少乳腺癌细胞的增殖和侵袭，过表达SIRT6 则促进乳腺癌细胞增殖，说明SIRT6对乳腺癌侵袭力的影响可能与乳腺癌分型有关。不同分型的乳腺癌在，侵袭和转移能力可由不同因子介导，SIRT6 在其中发挥不同作用。在超过600个乳腺癌的样本分析中发现，高表达的FOXM1 与高水平的SIRT1和SIRT6显著相关，FOXM1与多种肿瘤的不良预后相关，同时也是是激素受体阳性/HER2阴性亚型无病和总生存率的独立不良预后因素，说明SIRT6 可能通过影响FOXM1 促进特定表型乳腺癌的进展[23]，提示SIRT6 对乳腺癌细胞迁移和侵袭具有重要作用。然而，SIRT6 自身修饰状态如磷酸化、乙酰化等改变也影响其在乳腺癌发展中的作用。Thirumurthi 等[24]研究发现，SIRT6 表达水平和翻译后修饰的变化对乳腺癌发展影响不同，乳腺癌患者的生存期与SIRT6 表达水平呈正相关，但与第338 位丝氨酸磷酸化的SIRT6 呈负相关关系。进一步的研究发现，在乳腺癌细胞系中，SIRT6的第338丝氨酸可被AKT1磷酸化，导致SIRT1与MDM2发生相互作用并发生泛素化，进而导致SIRT6 发生蛋白依赖的降解。抑制AKT 或通过突变第338 位丝氨酸抑制SIRT6 磷酸化，可抑制MDM2 介导的SIRT6降解，同时，抑制乳腺癌细胞增殖并抑制乳腺移植瘤在小鼠体内生长[24]。Bae 等[22]也发现SIRT6特定位点的磷酸可降低乳腺癌的侵袭力，如突变第338位丝氨酸的磷酸化位点能够抑制MCF-7细胞的增殖，敲除和突变SIRT6 的磷酸化位点均降低了促进乳腺癌侵袭和转移相关的基质金属蛋白酶9、βcatenin、cyclin D1 和NF-κB 等的表达水平，降低了乳腺癌的侵袭力。CSNK2A1 可通过与SIRT6 发生直接相互作用促进SIRT6 磷酸化参与乳腺癌进展[22]。

SIRT6在不同表型乳腺癌中对侵袭和转移的影响不同，针对不同的表型，通过改变SIRT6表达水平或翻译后修饰可能对改善乳腺癌的侵袭和转移能力。

2.4 SIRT6与乳腺癌耐药性 SIRT6与乳腺癌化疗耐药性和预后相关，通过多种方式参与乳腺癌耐药调节。许多肿瘤化疗建立在肿瘤细胞DNA 损伤的基础上，因此，DNA 损伤的修复能力是影响肿瘤患者化疗敏感性的重要因素。通过影响组蛋白以及相关因子乙酰化等多种途径参与DNA 修复是SIRT6 影响乳腺癌耐药性的重要方式。SIRT6 是双链DNA断裂最早引入的因子之一，SIRT6将染色质重塑者SNF2H招募至断裂双链DNA并使组蛋白发生乙酰化（H3K56）介导损伤的修复[25]。缺乏SIRT6和SNF2H损伤染色质重构，细胞对基因毒性损伤的敏感性增加，同时使下游因子如53BP1 和乳腺癌1（BRCA1）聚集，这可能是导致乳腺癌化疗患者耐药的重要原因[25]。SIRT6在介导乳腺癌常用化疗药物包括多柔比星、紫杉醇、拉帕替尼等的耐药性中均发挥重要作用。核受体NR1D1 表达水平与接受化疗的乳腺癌患者的临床预后呈正相关关系，体内、外的NR1D1水平下调可导致MCF-7细胞对多柔比星产生耐药性，而SIRT6 是其耐药性调节的目标之一[26]。NR1D1 除了抑制非同源端连接和同源重组双链DNA 修复，延缓多柔比星治疗后形成的γH2AX DNA 修复病灶的清除外，NR1D1 通过抑制DNA 损伤反应复合物如SIRT6、pNBS1 和BRCA1招募至DNA区域，减少修复而增加乳腺癌细胞对化疗药的敏感性。SIRT6 表达水平较高的MCF-7 细胞，对紫杉醇和多柔比星的敏感性显著下降，而敲低和敲除SIRT6均能增加细胞对紫杉醇和多柔比星的敏感性，相反，过表达SIRT6则进一步降低细胞对药物的敏感性[27]。进一步的研究发现，SIRT6 可能通过去乙酰化FOXO蛋白，促进上皮细胞DNA修复而抵抗多柔比星引起的DNA损伤，进而导致耐药的发生。在乳腺癌患者中，免疫组化显示细胞核内高表达的SIRT6 与总体生存率呈负相关关系[27]。SIRT6 影响肿瘤抑制因子FOXO3 活性而影响乳腺癌的进展和预后。不同亚型的乳腺癌免疫组化检测结果均发现，高表达的SIRT6 和SIRT1 水平与持续高表达的FOXO3 相关，而FOXO3 高表达与乳腺癌患者样本中FOXO3 失活和不良预后相关。进一步通过采用干扰SIRT1/SIRT6或采用抑制剂的方法发现，FOXO3乙酰化水平与其对拉帕替尼的敏感性正相关，SIRT6 和SIRT1 改变FOXO3 的乙酰化水平和对拉帕替尼的敏感性，进而影响乳腺癌患者的预后[28]。SIRT6 还可通过BRD4 介导耐药。延长AKT抑制对导管乳腺癌细胞的处理时间后，导致FOXO3a 去磷酸化并转位入核，同时其与SIRT6 的相互作用减少，促进FOXO3a 的乙酰化和BRD4 辨认，将BRD4/RNAPⅡ复合物招募至CDK6 基因启动子，促进其转录[29]。体内外实验结果显示，BRD4/FOXO3a 相互作用抑制剂或CDK 抑制剂均能克服AKT抑制引起的导管乳腺癌细胞耐药[29]。

2.5 SIRT6 甲基化与乳腺癌 DNA 和蛋白质的甲基化在调节基因表达和蛋白质功能中起重要作用。DNA 和蛋白质的甲基化可影响SIRT6 的功能活性[30]。SIRT6 启动子及其蛋白均可发生甲基化SIRT6甲基化基因同时存在于乳腺癌组织和周围组织中，高度甲基化的SIRT6 启动子也同时存在原位癌和周围组织中，但在有限的样本分析中，SIRT6及其启动子的甲基化水平乳腺癌病灶和周围组织中的表达水平比较，差异无统计学意义，它们的甲基化水平与乳腺癌的侵袭性直接无明显相关性[31]。笔者考虑这与研究设计样本不足及未能针对不同分型乳腺癌细化研究相关，SIRT6 甲基化对乳腺癌的影响仍待进一步研究。

2.6 SIRT6 抑制剂及激动剂与乳腺癌 越来越多的研究提示，SIRT6在乳腺癌中可能扮演重要角色，除了继续发现SIRT6 在乳腺癌的更多相关细节外，尝试通过改变SIRT6 进行乳腺癌的治疗也在进行中。但SIRT6 在乳腺癌中具有双重功能，目前尚无特异性的SIRT6抑制剂或激动剂应用于乳腺癌的治疗中，与乳腺癌相关研究尚处在探索阶段[32]。Sinha等[33]通过计算机拟合和体外研究探索了靶向三阴性乳腺癌的新型SIRT6抑制剂的结构特点以及对乳腺癌细胞的增殖抑制作用。如结合检测手段明确SIRT6不同乳腺癌表型中的作用及变化并进一步设计特异性的抑制剂或激动剂，或可将进一推动SIRT6在乳腺癌治疗中应用。

3 总结与展望

SIRT6可能通过依赖或非依赖去乙酰化酶活性和ADP 酶活性的形式，参与DNA 修复、代谢调节、转录调节等在乳腺癌发生、进展以及耐药等方面发挥重要作用。然而，SIRT6 能否成为乳腺癌治疗的靶点，其在乳腺癌尤其是不同类型乳腺癌的角色有待进一步研究，同时，特异性抑制剂或激动剂的设计和筛选仍有待进一步探索。