CBX家族蛋白在肝细胞癌中的研究进展

牛荣婷，曾冬云,3，王 静,3，龙勤琴,3，吴小勤,3，龙喜带,3

GLOBOCAN 2020显示，肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)占原发性肝癌的90%，是人类第六大常见癌症，是全球第三大癌症死亡原因，具有发病隐匿、预后差、病死率高的特点[1]。目前，手术、放疗、化疗和移植是HCC治疗的主要策略。接受移植的HCC患者5年生存率约80%，而接受切除手术的HCC患者5年生存率约50%[2]。因此，筛选HCC有效的诊断标志物和治疗靶点至关重要。色素框同源蛋白(chromobox, CBX)家族蛋白是多梳抑制复合物1(polycomb repressive complex 1, PRC1)中的典型成分，是参与表观遗传修饰过程的重要调控因子。越来越多的研究显示，CBX家族蛋白在细胞周期调控、细胞分化、细胞信号转导、细胞形态维持等生物学方面发挥重要作用，并通过相应靶向调控参与HCC的增殖、侵袭、迁移和耐药等生物学过程。该文对CBX家族蛋白在HCC中的表达及其在HCC发生、发展中的作用，以及涉及的相关信号通路和潜在的临床应用价值等方面作一综述，以期为HCC的诊断和治疗提供新依据。

1 CBX家族蛋白概述

PcG蛋白是一种表观遗传修饰系统，可通过组蛋白修饰和染色质重塑发挥抑制基因表达的功能，在动物和植物中具有保守性。从功能上讲，PcG蛋白可以分为PRC1和PRC2两个核心蛋白复合体。目前，在人类基因组中已鉴定出8种CBX蛋白，它们具有相似的化学结构，包含单个N端染色质域，并以其N端编码的Chromobox命名。依据CBX蛋白C端的不同结构，将其分为两类：(1)CBX1、CBX3和CBX5，统称为HP1蛋白，它们又分别称为异染色质蛋白1α(CBX5)、HP1β(CBX1)和HP1γ(CBX3)。HP1蛋白是异染色质介导的基因沉默的关键成分。(2)CBX2、CBX4、CBX6、CBX7和CBX8，也称为多梳(Pc)蛋白。Pc蛋白含有共同结构域N端的染色质域(Chronmdomains)、C端的PcRbox和毗邻N端的DNA结合区，中间为各自不同的结构域。每种CBX蛋白均具有表观遗传调节功能，并通过染色质修饰转录抑制靶基因。一般而言，CBX蛋白可通过蛋白质结合域使组蛋白H3赖氨酸三甲基化(H3K9me3和H3K27me3)，进而募集PRC1其它成员到特定的染色质区域，抑制相关基因的表达。研究表明不同的CBX家族蛋白使用非同源蛋白序列与染色质的不同区域相关联，这意味着每个CBX蛋白具有特定的靶点[3]，如CBX1、CBX3和CBX5通过介导H3K9甲基转移酶(即SUV39H1或SUV39H2)控H3K9me3发挥作用，而CBX7和CBX8是H3K27me3靶向基因的关键调节因子。CBX2、CBX4和CBX6也具有上述CBX蛋白功能，但效果较其它CBX蛋白弱。因此，CBX家族成员在不同肿瘤中的表达可能存在特定的组织特异性，值得进一步研究。

2 CBX家族成员与肝细胞癌的关系(图1)

图1 CBX家族蛋白调控HCC的相关机制

2.1 CBX1与肝癌CBX1位于染色体的17q21.32，属于HP1家族。HP1蛋白最初在果蝇中被发现，为异染色质的重要组成部分，并具有稳定的表观遗传基因沉默功能。CBX1 mRNA在围生期肝脏中的表达远高于成人肝脏。Yang等[4]利用免疫组化和体外实验发现CBX1在肝癌中具有致癌活性。在包含648例患者的两组队列中，CBX1 mRNA或蛋白高表达患者的存活时间较短，肿瘤复发或转移间隔也较短。CBX1在肝癌细胞中的异位表达可增强肝癌细胞的存活率、集落形成和细胞迁移能力，而沉默CBX1表达导致了相反的表型。研究表明，CBX1与转录因子HMGA2物理结合，触发Wnt/β-catenin信号转导，从而导致HCC细胞增殖和迁移能力增强。有关人类癌症中HMGA2在调节β-catenin激活中的作用已有报道[5]。此外，CBX1在功能上与Suv4-20H2和H4K20me3相关，这两个组蛋白甲基转移酶可促进肿瘤细胞生长。研究显示，CBX1潜在地抑制PLK3和SLCO1B3表达，而PLK3和SLCO1B3与肝癌的发生有关[6-7]。陈玉冰等[8]的研究发现，CBX1通过促进肝癌细胞的增殖和迁移能力，甚至调控细胞周期阻滞于G2期，促进肿瘤的形成，并影响肝癌患者的预后。CBX1有望成为HCC预后的预测靶点，其在HCC进展中的确切作用机制还有待进一步研究。

2.2 CBX2与肝癌CBX2是一种色素框同源蛋白，是PRC1的重要组分。CBX2是参与细胞增殖和分化的重要表观遗传阅读器。Mao等[9]发现CBX2高表达与HCC患者的不良预后相关。进一步研究表明，敲低CBX2可抑制WT1互作蛋白(WTIP)的表达。WTIP是一种表达于足细胞的Ajuba家族LIM结构域支架蛋白，可以作为EGFR和Hippo通路之间的一个关键点，抑制Hippo信号通路[10]。下调WTIP可减轻对Hippo通路的抑制，导致YAP磷酸化。YAP磷酸化受Hippo通路的调节[9]。YAP是肝癌的癌基因，是一种转录调控因子，其活性对器官生长和细胞增殖起关键作用。YAP通过重新编程可以将癌细胞再生为干细胞，促进肿瘤的发生、进展和转移。YAP经过磷酸化而失活，这是由于磷酸化的YAP(p-YAP)不能进入细胞核并在细胞质中降解。因此，下调肝癌细胞中的CBX2表达增加了YAP磷酸化。李娟等[11]发现CBX2在肝癌中显著过表达，这与肝癌的不良预后呈显著正相关。下调CBX2表达显著降低肝癌细胞的增殖、侵袭和克隆形成能力，凋亡增多，推测CBX2在肝癌进展中发挥重要作用。上述研究结果表明，CBX2不仅可以作为肝癌预后的生物标志物，也有可能是肝癌潜在的治疗靶点，值得进一步深入研究。

2.3 CBX3与肝癌CBX3是一种致癌基因，可介导多种人类癌症的发展。HP1γ由CBX3编码，与肿瘤进展和患者预后有关。Zhong等[12]发现CBX3/HP1γ在肝癌组织中表达升高，且与肝癌的恶性临床病理特征有关。通过Kaplan-Meier和Cox回归分析证实，CBX3/HP1γ高表达是肝癌患者总生存率降低的独立预后因素。Zhou等[13]发现HCC中CBX3表达上调是通过KCNQ1OT1抑制miR-29a-3p来调节，从而在HCC细胞中发挥肿瘤促进作用。KCNQ1OT1是一种癌基因，在肝癌组织中水平升高。miR-29a-3p是一种肿瘤抑制因子，可以抑制肝癌细胞增殖和迁移。Song等[14]发现LINC01006基因敲除可在体外抑制肝癌细胞的存活、迁移和侵袭，并抑制体内肿瘤的生长。Xue等[15]证实miR-433在HCC中低表达，而miR-433过表达抑制肝癌细胞的增殖。进一步研究发现，沉默LINC01006可上调miR-433-3p，直接靶向降低CBX3表达从而抑制肝癌细胞的存活、迁移和侵袭。上述研究结果提示CBX3可作为肝癌患者预后的生物标志物，值得进一步深入挖掘。

2.4 CBX4与肝癌CBX4是PcG家族中唯一能作为SUMO E3连接酶的酶激活蛋白，参与SUMO化修饰(sma11 ubiquitin-like modifier E3 ligase, SUMO E3 ligase)，并与各种底物相互作用。Li等[16]研究发现，CBX4通过其SUMO E3连接酶活性控制HIF-1α增强HCC的血管生成。Zhao等[17]研究发现，阻断CBX4表达对晚期HCC索拉非尼耐药患者很重要，表明CBX4可能作为HCC的潜在治疗靶点。Zheng等[18]发现miR-195和CBX4 mRNA在大多数肝癌组织中均异常表达。miR-195通过抑制CBX4表达阻止HCC的发展。Jiao等[19]发现肝动脉化疗栓塞术TACE延长了CBX4高表达HCC患者的总生存期，而肝动脉栓塞术TAE则缩短了患者的总生存期，表明CBX4可作为HCC患者的独立预后因素，用于肝癌患者术后TACE的决策，CBX4高表达患者术后应接受TACE治疗，以提高其生存率。

2.5 CBX6与肝癌CBX6是PRC1的核心蛋白质亚基之一，在基因表达调控、细胞更新分化、肿瘤发生、发展和干细胞干性维持等方面发挥重要作用。研究表明，CBX6参与干细胞的自我更新过程，对于多能干细胞的干性维持和分化至关重要[20]。Zheng等[21]发现CBX6在肝癌临床标本和肝癌细胞系中被介导。多功能分析提示，HCC中CBX6表达升高是一个独立的不良预后因素，CBX6在体内、外均可使肝癌细胞显著生长。机制研究表明，S100A9/NF-κB/MAPK通路在调控CBX6功能中起重要作用。Wang等[22]研究发现CBX6在HCC组织中的表达显著高于癌旁组织。CBX6高表达HCC患者的肿瘤生长速度快、侵袭能力强、临床分期高、肿瘤分化差的倾向较高。进一步研究表明，CBX6通过调控转录因子Snail/ZEB1介导的上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)机制增强肝癌细胞的侵袭和转移能力。综上，CBX6在肝癌的发生、发展中起重要作用，可作为HCC的新型预后生物标志物和治疗靶点。

2.6 CBX7与肝癌CBX7是CBX蛋白家族的成员之一。在细胞中CBX7通常作为表观遗传调节因子调节基因表达。在病理上，CBX7异常表达会导致基因表达失衡，这与肿瘤的发生、发展密切相关。在癌症的发生、发展中，CBX7发挥双重作用。一方面，它通过抑制肿瘤抑制基因促进某些癌症的进展。另一方面，它通过与不同分子相互作用，调节细胞周期相关蛋白的合成，抑制肿瘤进展。Zhang等[23]发现miR-18a在HCC中表达上调，并通过下调IRF2和CBX7表达刺激肝癌细胞系的增殖和迁移。Zhu等[24]检测75例肝癌组织和癌旁非瘤组织中CBX7的表达，发现CBX7在肝癌组织中的表达明显低于癌旁非瘤组织，即CBX7在HCC组织中表达下调，提示CBX7对HCC有抑制作用。Cox回归分析显示，CBX7是肝癌的独立保护因子，证实了CBX7在肝癌进展和预后中的关键作用。

2.7 CBX8与肝癌CBX8是PRC1的亚基，可识别组蛋白H3K27me3上的三甲基化，并与PRC2复合物协同作用作为表观遗传基因沉默子。CBX8在细胞增殖、干细胞生物学、细胞衰老和癌症发展中起关键作用。Tang等[25]发现临床HCC标本中CBX8表达与患者存活率呈负相关。在HCC细胞中CBX8过表达可诱导EMT、侵袭性、迁移和干细胞样特征的侵袭性表型。因此，CBX8为HCC转移提供新机制，并提示CBX8的酶活性可能是HCC的治疗靶点。Xiao等[26]发现CBX8在HCC中表达上调，其表达与细胞周期进程相关。CBX8过表达促进HCC细胞的生长，而敲低CBX8可抑制细胞增殖。CBX8通过与YBX1结合激活Cyclin D1表达，从而调节细胞周期进程促进HCC细胞增殖。Zhang等[27]发现CBX8在HCC中表达增加。过表达CBX8促进HCC的生长和转移，而沉默CBX8抑制了这些效应。进一步研究发现，CBX8通过同时增强EGR1和miR-365a-3p的表达而激活AKT/β-catenin通路，从而显示其促肿瘤活性。Zhu等[28]研究发现CBX8在HCC中过表达。敲低CBX8可抑制HCC细胞的侵袭和迁移能力。此外，在HCC肿瘤组织和细胞中，CBX8与EMT相关蛋白的表达存在显著关系。进一步研究表明，CBX8通过诱导EMT过程促进HCC的转移。综上，CBX8可能成为HCC诊断和治疗的潜在靶点。

3 小结与展望

综上所述，CBX家族蛋白通过调控Wnt/β-catenin、miR-29a-3p、S100A9/NF-κB/MAPK、YAP磷酸化、Snail/ZEB1、EMT、AKT/β-catenin等信号通路，影响细胞增殖、侵袭、迁移及调节细胞周期等生物学过程，从而促进或抑制HCC的发生、发展。此外，CBX家族成员(CBX1、2、3、4、6、7、8)有望成为肝细胞癌诊断和判断预后的生物标志物，同时还可能成为HCC治疗的新靶点。但目前关于CBX5蛋白在HCC中的研究和报道较少。因此，进一步深入研究CBX蛋白家族在HCC中的作用及其分子机制将为HCC的诊断、预后标志物和治疗提供新的思路和研究视角。