E2F1在妇科常见恶性肿瘤中的作用研究进展

刘婷，肖巍

(哈尔滨医科大学附属第四医院妇产科，哈尔滨 150001)

目前，经过一级预防措施干预后的妇科恶性肿瘤发病率仍较高，且极具侵袭性，特别是系统疗法的效果较差，近30年来，恶性肿瘤晚期患者的预后并未明显改善。晚期妇科恶性肿瘤的致死率逐渐升高，与大量肿瘤细胞从肿瘤部位向周围组织扩散并引起参与细胞存活调节的关键分子的改变而导致的化学抗性产生有关[1]。迄今为止，驱动肿瘤进展的具体分子机制尚不明确，因此，了解促进肿瘤发生发展过程中的关键机制对提高肿瘤治疗效果、控制转移扩散并最终预防死亡结局具有重要意义。E2F转录因子1(E2F transcription factor 1，E2F1)是E2F转录因子家族的成员，通过E2识别位点与二聚化伴侣(dimerization partner，DP)蛋白结合到DNA上，进而调控下游基因的表达[2]。与卵巢癌蛋白解离的E2F1的转录活性恢复，使细胞周期从G1期进入S期[3]。此外，E2F1能够参与妇科恶性肿瘤(如卵巢癌、子宫内膜癌、宫颈癌)的细胞增殖、分化和凋亡，同时还参与了卵巢癌、子宫内膜癌的转移和化学耐药性[4-5]。现对E2F1在妇科恶性肿瘤中的作用予以综述。

1 E2F1概述

1.1E2F1结构 E2F家族是细胞调控周期中极其重要的核转录因子，最早由Rovesdi等于1986年研究腺病毒时发现[2]。E2F家族的成员较多，目前已经被发现的主要包括E2F1～8[3]，根据蛋白结构、转录特性等结构和功能的不同，又将其分为转录促进因子(E2F1～3)和转录抑制因子(E2F4～8两类)。1992年，Helin等[6]首次分离且成功克隆了第一个E2F家族蛋白。E2F1是一种重要的转录促进因子，位于人染色体20q11，大小约11 kb，主要由6个内显子和7个外显子组成，可编码400多个氨基酸大小的蛋白质。E2F1具有非常明显的组织特异性，可与DP(DP-1、DP-2)或视网膜母细胞瘤(retinoblastoma，Rb)组成异二聚体，并结合至相应DNA序列上，从而增强或抑制E2F1的活性。转录因子E2F1能够调节细胞周期、细胞增殖、细胞凋亡和细胞分化等生物过程[7]。E2F1通过调控血小板衍生生长因子受体、血管内皮生长因子受体以及基质金属蛋白酶9、基质金属蛋白酶16和解整合素-金属蛋白酶12的表达，参与肿瘤的侵袭和转移[8-10]。

1.2E2F1的生物学功能

1.2.1调控细胞周期 E2F1在调控细胞周期中也发挥重要作用。在G1期，Ras主要通过活化周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)抑制Rb蛋白的活化，而E2F1转录因子的表达主要与Rb蛋白的调节密切相关[11]。在G1早期，E2F1可通过结合DP以及Rb前体形成复合物，使Rb蛋白维持低磷酸化甚至无磷酸化水平，该状态下的E2F1生物活性已被抑制，进而产生稳定而持久的细胞周期抑制作用；G1期细胞生长因子可结合相应受体并产生受体活化信号，进而促进细胞周期蛋白(Cyclin)D-CDK4-CDK6无活性酶复合物的形成；而在G1中晚期，上述复合物被激活，底物Rb前体发生底物水平磷酸化，复合物结构破坏，导致E2F1与DP-1释放，从而正向调节相关基因转录。有关研究表明，敲除E2F1基因的细胞的增殖过程停止，因此通过干预E2F1的表达过程可为细胞增殖性疾病的治疗提供新思路。

1.2.2诱导细胞凋亡 E2F1诱导细胞凋亡主要通过p53依赖方式和p53非依赖方式调控细胞凋亡，Rb前体的失活或E2F1的过表达与细胞凋亡密切相关，该过程中凋亡的诱导需要p53蛋白的参与，p53一旦缺失，细胞凋亡过程即被抑制，但与ARF基因的抑制过程不相关，表明E2F1可通过ARF非依赖途径上调p53的表达，进而参与细胞凋亡[12]。而E2F1同时可通过上调胱天蛋白酶3、胱天蛋白酶7以及p73等基因的活性诱导相应细胞凋亡，此过程不需要p53的参与，为p53非依赖途径。

1.2.3参与新生血管生成 E2F1转录因子家族在机体细胞增殖以及细胞调控方面均发挥调控作用，近年来，对E2F1在新生血管方面的研究逐渐深入。Wang等[13]对E2F1基因敲除小鼠的研究发现，造模后小鼠机体皮肤创面显著缩小，且创面愈合率明显升高，新生血管的密度随之增加，结果表明，E2F1可通过基因调节过程中的抑制作用促进机体缺血缺氧的发生；相反，若E2F1因子表达升高，则新生血管的形成受到抑制，机体血管密度随之降低，导致创面愈合延缓，证实E2F1通过负反馈作用参与了机体新生血管的形成。进一步研究表明，E2F1可能通过调控机体血管内皮生长因子参与新生血管形成，当机体处于缺血缺氧状态时，血管内皮生长因子表达可被E2F1特异性下调，进而负性调节血管生成[12]。目前对于上述可能机制尚无统一定论，其相关机制还未具体阐明，对E2F1更深入的新生功能血管生成作用的研究将为诊治血管相关性疾病提供新思路。

2 E2F1与妇科常见恶性肿瘤

2.1E2F1与卵巢癌 卵巢癌是一种高发病率、高死亡率的女性恶性肿瘤[14]，早期症状隐匿，发现时多为疾病晚期，因此应重视寻找可作为卵巢癌发病机制研究的新指标。韩静等[15]通过实验发现，E2F1转录因子能结合到细胞周期蛋白A2转录起始位点下游216 bp附近，说明E2F1可直接调控细胞周期蛋白A2的表达，从而影响卵巢癌细胞增殖。现有研究发现，E2F1表达与miR-106b-5P呈负相关，且E2F1在卵巢癌组织中呈高表达[16]。通过在卵巢癌细胞中转染E2F1并检测Ras同源基因C(Ras homolog gene C,RhoC)的表达发现，RhoC水平明显升高，而对卵巢癌细胞进行E2F1+miR-106b-5P双转染后发现，RhoC水平明显下降。同理，沉默E2F1表达后，RhoC水平明显下降。以上结果提示，E2F1与RhoC可能存在正相关性，其机制可能与调节miR-106b-5P有关，对卵巢癌起促进作用[17]。体外实验发现，miR-98可通过下调人卵巢癌干细胞中E2F1的表达显著抑制细胞增殖，提示E2F1在卵巢癌发展中具有增殖作用[18]。但Gao等[19]认为，在HO-8910细胞(另一种人类卵巢癌细胞系)中，Aspidin BB可以通过上调E2F1引起S期阻滞和细胞凋亡，表明E2F1可能在卵巢癌中起促凋亡作用。由此可见，E2F1可能在卵巢癌调控中具有多重作用，但其确切作用仍存在争议。黄雪艳和李福琴[20]的实验显示，E2F1的突变超表达是上皮性卵巢癌早期演进过程中的关键步骤。

2.2E2F1与子宫内膜癌 子宫内膜癌是最常见的妇科肿瘤之一，也是全球女性死亡的重要原因。子宫内膜癌常发生于围绝经期，患者往往表现为不规则阴道出血。近年来，子宫内膜癌的发病率逐年增加，且患者趋于年轻化[21]。由于CT、磁共振成像和正电子发射计算机断层成像等技术判断子宫内膜癌病变位置及其在子宫肌层、宫颈或淋巴结转移浸润深度的特异性较低，且目前子宫内膜癌的确诊基于子宫内膜活组织检查，以上检查均不能反映疾病的肿瘤分子水平特点[22]，表明通过组织病理学诊断和影像学技术诊断子宫内膜癌具有局限性，故需要寻找能够反映子宫内膜肿瘤的生物标志物。确定新的预后指标对于子宫内膜癌辅助诊断具有重要意义，可为治疗和随访期间子宫内膜癌患者提供重要的参考价值[23]。

糖尿病是子宫内膜癌发病的高危因素之一[24-25]。研究发现，肿瘤组织中线粒体核糖体蛋白MRPS18-2 (S18-2)和游离E2F1蛋白的表达明显高于增生或正常子宫内膜，这与S18-2与Rb蛋白竞争E2F1结合有关，有助于消除小亚基相的进入障碍[26]。子宫内膜癌患者S18-2水平明显高于正常或子宫内膜增生患者。重要的是，子宫内膜癌中游离E2F1的高表达与S18-2的高表达密切相关[27]。徐梦婕等[28]发现，E2F1的激活可通过增加丙酮酸脱氢酶激酶同种型4表达抑制葡萄糖的氧化代谢。周海霞等[29]的实验表明，E2F1过表达在一定程度上可以反映子宫内膜癌的生物学特性，E2F1的表达水平直接影响了肿瘤的侵袭力和恶性程度。

2.3E2F1与宫颈癌 宫颈癌是导致全球妇科恶性肿瘤相关死亡的第三大原因，也是全球第二大妇科恶性肿瘤，每年新发病例约52 900例，死亡275 000例，严重危害女性健康，宫颈癌是目前病因最明确的妇科恶性肿瘤，通常与高危人乳头瘤病毒(human papilloma virus，HPV)感染有关[30-32]。

HPV是在鳞状上皮复制的小型DNA病毒。HPV致癌蛋白E6和E7分别与肿瘤抑制因子p53和Rb蛋白结合并降解，从而调节许多关键的细胞过程，如增殖和转化[33-34]。高危型HPV(如HPV-16、18)，E7蛋白在宫颈癌中持续表达，并具有主要的转化活性，可消除细胞周期检查点并诱发基因组不稳定[35]。尽管已鉴定出许多E7相互作用蛋白，但仍有许多未知蛋白可能参与E7介导的细胞周期调控和转化。研究表明，染色体浓缩调节因子1(regulator of chromosome condensation 1，RCC1)是一种鸟嘌呤核苷酸交换因子，可作用于Ras相关核蛋白GTP酶[36]。RCC1表达的增加可能使细胞的Ras相关核蛋白GTP水平升高，并增强输入蛋白β和输出蛋白1的功能，从而加速细胞周期进程并调节细胞对DNA损伤的反应[37]。RCC1是关键的细胞周期调节剂，并且是GTP酶开关的一个组件，该开关可监测DNA合成过程，并将DNA合成的完成与有丝分裂的发生联系起来[38-41]。RCC1还参与有丝分裂后的核质运输、有丝分裂纺锤体形成以及核包膜组装[42-43]。Qiao等[44]的研究中，宫颈癌组织中的RCC1免疫染色轻度升高，而表达HPV E7的细胞中RCC1免疫染色明显上调。有报道显示，E7激活E2F1转录并增加E2F1蛋白水平[45]。因此，通过诱导E7蛋白水平的降低来促使E2F1的下调。RCC1通过E2F1调节CDK1表达水平，以促进G1/S期的过渡。在受损DNA存在情况下，E7/c-Jun/RCC1/E2F1/CDK1途径导致了G1检查点的废止，这可能导致基因组不稳定，从而导致HPV致癌。

糖原合酶激酶3β是一种多功能的苏氨酸/丝氨酸类激酶。研究发现，糖原合酶激酶3β对E2F1的丝氨酸磷酸化促进了E2F1与去泛素化酶USP11的结合，从而消除了K63连接的泛素链，防止了E2F1 在细胞核中的降解[46]。Hong等[47]通过研究拓扑异构酶Ⅱβ结合蛋白1(topoisomerase Ⅱ beta binding protein 1，TopBP1)对HPV生命周期的影响发现，TopBP1可以正向调节HPV阳性细胞中E2F1、TopBP1结合伴侣和p73的表达。蛋白激酶B可调节TopBP1的转录活性，蛋白激酶B抑制剂可抑制E2F1和p73的表达。值得注意的是，HPV阳性细胞中p73水平升高，敲低p73会损害HPV基因组的扩增，表明E2F1是HPV生命周期的重要调节剂，它受到多功能TopBP1蛋白转录激活特性的控制。Wu等[48]通过动态测量裸鼠肿瘤生长情况发现，丝裂原和应激激活激酶2通过激活PAX8/Rb-E2F1/CyclinA2信号通路促进子宫颈鳞状细胞癌细胞增殖和肿瘤生长。

作为参与细胞周期进程的重要信号途径之一，CDK4/6-CyclinD-Rb-E2F1途径是CyclinD是CDK4和CDK6的催化剂，并与CDK4/CDK6相互作用形成CyclinD-CDK4/6复合物[49-50]，经常在癌症中被过度激活[51]，包括CyclinD1、D2和D3的CyclinD与CDK4或CDK6结合，使肿瘤抑制蛋白Rb磷酸化[52]，通过激活转录因子E2F1，这种磷酸化作用进而导致从G1期过渡到S期，最后导致细胞增殖[53-54]。有研究发现，通过抑制CDK4或CyclinD1靶向CDK4/6-CyclinD-Rb-E2F1途径是一种有效治疗宫颈癌的策略[55]。Xiong等[56]发现，瑞博西尼(Ribociclib)可诱导宫颈癌细胞停滞在G0～G1期或导致细胞凋亡，故Rb-E2F途径被认为是宫颈癌发病的重要因素。

Xu等[57]发现，HPV16或HPV18感染可改变人阴道和包皮角质形成细胞中8个RBP基因(CDKN2A、ELAVL2、GRB7、HSPB1、KHSRP、NOVA1、PTBP1和RNASEH2A)的表达。因此，通过病毒E7和E2F1诱导RNASEH2A的表达可能促进DNA复制和癌细胞增殖。病毒E6和E7减少NOVA1表达，但E7通过E2F1增加RNASEH2A表达。这些基因表达的改变可作为高危HPV致癌和进展的生物标志物。

Qiao等[58]发现，敲低非抑制性5降低了转录因子E2F1的稳态水平。E2F1耗尽导致G1阻滞，而E2F1过表达改变了敲低非抑制性5对HPV E7表达细胞中G1/S进程的抑制作用，表明升高的非抑制性5乙酰化组蛋白和c-Myc能够调节E2F1表达和细胞周期进程。

3 E2F1与其他恶性肿瘤的相关性

子宫内膜癌与结肠癌、乳腺癌的大部分患病因素相同，故子宫内膜癌患者的结肠癌及乳腺癌患病风险增加了2～7倍[59]。严林海等[60]发现，HCT116/L中过表达E2F1可降低细胞对化疗药的敏感性，上调多药耐药基因1等的表达，引起细胞的多药耐药性，因此，E2F1基因可能是引起结肠癌多药耐药性的重要基因和治疗靶点；通过检测E2F1的表达有助于评估乳腺浸润性导管癌患者的淋巴结转移及预后[61]。有研究表明，p53能激活p21，使CDK失活、Rb蛋白磷酸化、E2F1释放[62]；而p53的表达受E2F1的调控[63]，所以E2F1在胃癌发生发展中也发挥着重要作用。

Farra等[8]研究认为，在肝癌中，E2F1的增殖和凋亡功能可能共存，但促癌效应较促凋亡效应更明显，最终E2F1表现为促癌效果。Zhan等[64]发现，E2F1是一种促增殖调控因子，能够控制卵巢癌的发生发展。E2F1高表达可导致严重的卵巢癌，E2F1低表达与无病生存和总生存率相关，其机制与p53和调控pRb的基因突变缺失、抑制(包括BBCA1、ARHI、miR-98在内的部分抑癌基因表达)有关。

4 小 结

E2F1 在多种肿瘤组织和细胞中的表达均较高，与肿瘤的发生、发展、转移及预后密切相关。而E2F1促进肿瘤细胞生长的机制可为恶性肿瘤的治疗提供新的靶点。目前有关E2F1在肿瘤中作用机制的研究尚不深入，依然面临诸多问题和挑战。E2F1具有促增殖和促凋亡的双重特性，但E2F1的促凋亡能力较弱，故功能学上最终表现为促癌效果，关于促凋亡在肿瘤中发挥的作用仍需探究。随着对E2F1的进一步深入研究，对E2F1的生物学功能将有全新认识，能够使E2F1在妇科恶性肿瘤的早期诊断及治疗取得新的进步。