GTF2i基因在胸腺瘤中的研究进展

王元国,张鹏,张鹏（天津医科大学总医院,天津 300052）

GTF2i又名通用转录因子II-I，属于通用转录因子家族，是一类与DNA上特定位点结合激活转录的蛋白质转录因子，在脑组织、甲状腺等多种组织中有表达。GTF2i突变多见于胸腺瘤组织中，但在其他肿瘤中很少见。GTF2i基因多态性还与Williams-Beuren综合征、干燥综合征及系统性狼疮等自身免疫病有关。GTF2i的各种结构、生化和功能特性表明该基因的致瘤性质。近年来，越来越多的研究机构关注到GTF2i突变与胸腺瘤发生的相关性，尤其p.L404H位点的突变在胸腺瘤的早期形成中具有重要作用。明确GTF2i基因突变的生物学功能，在未来可为涉及胸腺瘤发病的研究提供更有价值的思路。

1 GTF2i的结构和生物学功能

20世纪90年代，Roy等人使用HeLa细胞核提取物纯化了GTF2i，它在无细胞系统中与腺病毒主要晚期核心启动子（Inr）元件结合，并与序列特异性DNA元件（E-box元件）和E-box结合蛋白USF（upstream stimulatory factor）相互作用[1-2]。GTF2i基因定位于7号染色体的长臂位置11.23（7q11.23），基因序列由35个外显子编码，共有998个氨基酸，它编码的BAP-135、TF-II和BAP-135也参与了正常的免疫系统功能。GTF2i还含有9号、13号和21号染色体上的假基因[3]。GTF2i在人类中至少有四种交替剪接的异构体，最常见的是α、β、γ和δ，其中γ异构体编码了GTF2i的最长转录本，并在神经元细胞中高度表达[4]，而α、β、δ的编码序列缺失了数个不同的外显子。GTF2i家族成员中α、β、γ的异构体均存在一个重复的氨基酸结构域的核定位信号，每个氨基酸结构域都包含一个公认的HLH（helix-loophelix）基序特征的蛋白质-蛋白质相互作用模块，GTF2i有六个这样的重复域[2,5-6]。

GTF2i是一种信号诱导转录因子，参与B细胞受体激活、T细胞受体激活、生长因子信号传导和酪氨酸磷酸化活化等多种细胞外信号通路[7-11]。与环磷酸鸟苷（cGMP）发生特异性结合，调节内质网的应急反应途径[12]。研究人员通过小鼠和人的细胞系证实，GTF2i与G-激酶Iβ可发生特异性结合，且在cGMP类似物的催化可增强GTF2i和G-激酶Iβ在细胞核中的关联[13]。敲除小鼠GTF2i会引起VEGFR2的异常调节，导致血管生成严重缺陷，对早期胚胎产生致死性，同时也会伴有神经管闭合缺陷和脑外畸形[14-15]。GTF2i在VEGFR2的血管生成和转录调节中的重要作用已通过母体凝胶测定和小鼠新生儿视网膜中GTF2i的沉默得到进一步证实[16]。

2 GTF2i相关疾病

Williams-Beuren综合征（WBS）：WBS是一种多系统功能障碍，主要特征为血管狭窄、智力迟钝及内分泌异常，是由染色体7q11.23区域的26-28个基因的半合子缺失引起的，GTF2i是半合子缺失基因之一。GTF2i的半合子可能导致智力迟钝和异常社会行为，例如增加对陌生人的凝视和关注[17]，GTF2i基因中的rs13227433显示出与社会互动参与度较高但社交能力降低的功能关联，研究人员针对808名志愿者应用功能性MRI（fMRI）测量与威胁相关的杏仁核对恐惧和愤怒的面部表情的反应性，并检测唾液rs13227433，发现rs13227433 AA基因型与威胁相关的杏仁核反应性降低[18]。由于GTF2i受到替代剪接的影响，其产生具有不同活性和可能不同生物学作用的亚型，因此特定的风险单倍型（内含子中具有G/T SNP）可能与基因差异剪接相关的突变相关，导致GTF2i蛋白的异常表达，可能与自闭症易感性有关[19]。

自身免疫性疾病：基因测序显示，GTF2i参与干燥综合征、系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎的发生。干燥综合征是最常见的自身免疫性疾病之一，研究表明，GTF2i多态性位点rs73366469和rs117026326是干燥综合征患者的风险等位基因，其通过NF-κB p65亚基增加了人唾液腺细胞中GTF2i表达增加，导致唾液腺细胞中NF-κB途径的激活，促进炎症反应发生，预示GTF2i可能是干燥综合征的潜在治疗靶点[20]。系统性红斑狼疮是最常见的系统性自身免疫性疾病，其发病可能涉及基因与环境之间的复杂相互作用，全基因组关联研究发现SLE发病相关的基因多态性位点，GTF2i多态性位点rs73366469和rs117026326的风险等位基因频率在系统性红斑狼疮患者中明显升高，且与SLE患者的肾脏病变相关[21-22]。同时也有研究报道了GTF2i多态性位点rs73366469与亚洲人群风湿性关节炎的发病高度相关[23]。GTF2i突变参与自身免疫病的机制尚不完全明确，但多个SNP位点均位于保守的增强子以及活性染色质和转录因子结合位点中，也重叠了GTF2i的转录起始位点，这些核苷酸变化可能会改变增强子中的转录因子结合位点的募集，从而导致GTF2i在免疫细胞中的异常表达，引起炎症发生。

3 GTF2i与胸腺瘤

胸腺瘤是一种常见的纵隔肿瘤，手术切除是治疗胸腺瘤的主要手段。根据世界卫生组织的组织学分类，胸腺瘤可根据肿瘤细胞形态和共存淋巴细胞的比例分为A型、AB型、B1型、B2型和B3型，其侵袭性和恶性程度依次增加，A型胸腺瘤侵袭性最弱，预后最好[24-26]。GTF2i基因在胸腺瘤中可存在位于7号染色体上74146970T＞A点突变，突变导致编码氨基酸由亮氨酸变为组氨酸（p.L404H）。Petrini I应用二代测序技术分析28例胸腺瘤的基因突变，在GTF2i中发现了一个相对惰性亚型的高频错义突变（染色体7c.74146970T＞A），在进一步研究中，274例胸腺上皮细胞肿瘤中有82%的A型和74%的AB型胸腺瘤中检测到GTF2i突变，但在侵袭性亚型中（B型）较少见，预示GTF2i突变与更好的生存率相关。其中GTF2i β和δ同种型在胸腺肿瘤上皮细胞中表达，两种突变同种型都能够在体外刺激细胞增殖。与野生型相比，GTF2i突变的胸腺瘤侵袭性减弱，10年生存率分别为96%和70%，这很可能与A型和AB型胸腺瘤中较高的GTF2i突变有关[27]。一项针对117例的胸腺上皮肿瘤的全基因组景观分析显示，胸腺瘤发生时可能就出现了GTF2i的突变，多平台肿瘤数据分析表明，GTF2i在其他肿瘤中少见，而在胸腺瘤中，GTF2i突变都发生在单个密码子L424H上，猜测可能这一突变为致癌突变。RNA测序分析预测GTF2i突变在肿瘤中参与的生物学过程主要包括细胞形态发生、受体酪氨酸激酶、细胞凋亡、细胞周期、DNA损伤反应、激素受体信号传导、乳腺激素信号传导等，主要涉及WNT、SHH、RAS/MAPK、RTK和TSC/mTOR信号通路[28]。日本学者Rumi在针对22例胸腺瘤患者应用激光显微切割结合靶向测序研究发现14例存在7号染色体GTF2i基因c.74146970T＞A突变，在突变型和野生型中检测了组织中PD-L1的表达水平，发现突变型组织中PD-L1表达明显降低，表明PD-L1表达和GTF2i突变在肿瘤细胞中呈负相关，多因素分析显示性别、年龄、吸烟、肿瘤大小和肿瘤分期与GTF2i的突变状态无关[29]。在胸腺瘤中，GTF2i突变型和野生型表现出GTF2i蛋白的增加，但没有伴随mRNA表达的增加[30]。将L404H突变的GTF2i基因转染到4株小鼠胸腺上皮细胞中，可增强细胞增殖能力和致瘤性，测序分析表明突变体GTF2i的表达改变了正常胸腺上皮细胞的转录组并引起部分致癌基因上调。GTF2i L424H敲除细胞在葡萄糖剥夺或DNA损伤下表现出细胞转化、非整倍体和增加肿瘤生长和存活。GTF2i突变也增加了几种糖酵解酶，COX-2的表达，并引起脂质代谢的改变。GTF2i突变引起的COX-2表达升高是胸腺上皮细胞在代谢应激和细胞转化下存活所必需的[31]。

4 展望

近年来，靶向药物已被证明对多种癌症的治疗产生巨大影响，并彻底改变了癌症治疗方案。然而，由于缺乏关于胸腺瘤基因突变的深入认识，目前还没有相应的靶向药物用于治疗胸腺瘤。经验性治疗构成了目前可用的晚期胸腺瘤的治疗策略，这些疗法的结果大多不令人满意。目前，在恶性程度较低的胸腺瘤中检测到了GTF2i存在基因突变，因此，针对GTF2i深入研究，明确GTF2i突变发生的因素及在肿瘤发生中的作用，可为未来胸腺瘤的分子靶向治疗提供参考依据。