环磷酸腺苷应答元件结合蛋白调控的转录共激活因子在肿瘤发生发展中作用的研究进展

王英杰 李群益 钟明康 陈海飞 施孝金

（复旦大学附属华山医院药剂科 上海 200040）

环磷酸腺苷应答元件结合蛋白（cyclic adenosine monophosphate response element binding protein, CREB）调控的转录共激活因子（CREB-regulated transcription coactivators, CRTCs）是一个新发现的细胞内信号整合子家族，能调控细胞的合成代谢。CRTC1最初被鉴别为黏液表皮样癌（mucoepidermoid carcinoma, MEC）中的融合癌基因[1]，但随后的基因组高通量筛选分析揭示，CRTC1/2/3是转录因子CREB的最有效共激活因子[2-3]。越来越多的研究表明，CRTCs参与调控细胞的生长、分化、增殖、存活、DNA损伤修复和凋亡相关信号通路[4]。由此，CRTCs的异常激活和细胞癌变之间的多重关联被逐渐发现。目前已明确，活化的CRTCs与细胞获得恶性表型的生物学能力之间存在着直接的关联[4]。由于CRTCs的核定位和转录共激活能力具有环境依赖性[5-7]，故需进行更多的研究来确定它们在不同类型肿瘤中究竟是作为癌基因还是肿瘤抑制因子发挥作用。

1 MEC

MEC是最常见的涎腺肿瘤。复发性t（11; 19）易位产生的 CRTC1/MAML2（MECT1/MAML2）融合蛋白（C1/M2）占MEC主要驱动基因改变的50%以上[1]。这种易位会通过将Notch结合域替换为CRTC1的CREB结合域来破坏MAML2向Notch的信号转导。虽然Notch在MEC发生发展中的作用还不清楚，但在非MEC肿瘤的融合基因中检测到了相同的MAML2或MAML3的羧基末端外显子，提示这些外显子序列的主要功能是提供转录激活域并破坏Notch的信号转导。以前认为CREB中S133的磷酸化对于CREB/CRTCs/CREB结合蛋白（CREB-binding protein, CBP）复合物的形成和CREB介导的转录是必需的，但最近一项结构-功能研究表明，在C1/M2的存在下，CBP能以一种独立于S133磷酸化的方式与CREB结合[8]，与先前的研究结果[9-10]截然相反。C1/M2作为组成性活性CREB共激活因子发挥作用，与单独强制表达CRTC1不同，其足以诱导指向新特性的转化，包括前mRNAs剪接的异常调节和MYC靶基因的解除调节[8]。这种致癌特性是C1/M2缺乏剪接结构域及其能与MYC发生直接相互作用并通过C1/M2固有功能获得的特性所表现出来的结果。除CREB和MYC外，C1/M2与活化蛋白-1的结合也会促进细胞癌变，并与癌变细胞的增殖、侵袭、迁移和转移有关[4,8]。总之，由C1/M2上调的双调蛋白、核受体亚家族4 A组成员（nuclear receptor subfamily 4 group A member, NR4A）2、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）10、NR4A3、长链非编码RNA LINC00473等下游靶点是MEC生长和维持所必需的[4,11-12]。

队列研究发现，C1/M2和C3/M2基因融合的发生率很高[13]。所以，C1/M2和C3/M2的状态已逐渐成为MEC诊断的可靠指标。令人感兴趣的是，低或中等级别MEC的易位率高于高级别MEC，易位阳性患者具有更好的疾病特异性生存率，而高级别MEC易位阴性肿瘤实际上可能更适合归类为另一种肿瘤类型（如腺鳞癌）[14-15]。但是，也有研究提示，C1/M2和C3/M2基因融合的状态与MEC的分级或患者生存率没有相关性[13]，MEC的预后数据易受到许多额外体细胞突变事件如CDKN2A/p16或TP53缺失的影响[16]。因此，在将C1/M2和C3/M2基因融合用作MEC的预后生物标志物之前，应对MEC进行进一步的表征。

2 肺癌

肺癌是最常见的肿瘤类型之一。LKB1是腺苷酸活化的蛋白激酶（adenosine 5'-monophosphate-activated protein kinase, AMPK）的关键上游激活因子，而AMPK是一种在进化上高度保守的代谢传感器，具有维持细胞稳态和能量平衡的作用。LKB1等位基因缺失的种系突变会导致家族性Peutz-Jeghers综合征，该综合征与多种自发性良性和恶性表型相关，包括生长性腺癌[17-19]。因此，LKB1也是非小细胞肺癌体细胞突变失活的最常见靶点之一，LKB1缺失（或有缺陷）的肿瘤细胞表现出CRTC1低磷酸化和CREB靶点的共转录激活异常。例如，CRTC1可诱导下游靶点如NR4A2、神经前体细胞表达的发育下调因子9、环氧化酶-2和LINC00473在LKB1缺失（或有缺陷）的非小细胞肺癌细胞中的表达，进而促进非小细胞肺癌细胞的增殖[20]。在正反馈环路机制中，LINC00473会促进CRTC1/CREB/NONO复合物的形成，上调CREB调节的靶基因的表达[21]。有研究通过生物信息学分析并与Broad研究所的Connectivity Map数据库信息进行比对，发现53种肺癌细胞系中LKB1表达缺失的癌症基因标签，与这些基因标签比对得分高的药物都被认为是CRTC1激活剂[20]。值得注意的是，比对得分最高的17种化合物，如colforsin（一种水溶性forskolin类似物），都是已知的CRTCs激活剂，包括6种不同的β肾上腺素受体激动剂和6种不同的前列腺素E2类似物[20]。这些数据进一步表明，CRTCs的活化是肺癌细胞中LKB1表达缺失的基因转录的关键事件。

除CRTC1外，测序研究数据还表明，CRTC2也与肺癌有关[22-23]。CRTC2通过CREB和NONO的相互作用并与LINC00963（MetaLnc9）形成复合物，由此建立正反馈环路来促进肿瘤细胞的迁移和侵袭。CRTC2还能调节c-Jun活性，诱导MMP2、MMP9、E-钙黏蛋白、波形蛋白的表达，进而促进上皮细胞间充质转化和肿瘤细胞的迁移、侵袭[22]。

3 食管癌

食管癌是一种常见的消化道肿瘤类型，包括食管鳞癌和食管腺癌。两项大规模的基于单核苷酸多态性或其标记的全基因组相关研究发现，CRTC1是食管腺癌和Barrett食管的易感基因[24-25]。此外，在食管鳞癌中，LKB1表达缺失导致的组成性CRTC1活性会诱导LYPD3基因表达，从而促进肿瘤细胞的迁移和侵袭[26]。

4 血液系统肿瘤

CRTCs在不同的血液系统肿瘤中有时作为癌基因发挥作用，有时作为肿瘤抑制因子发挥作用。在由混合谱系白血病癌基因驱动的急性白血病中，糖原合成酶激酶-3会促进CRTCs、CREB及其CBP与同源结构域蛋白MEIS1的结合并形成一种转录复合物，进而促进Hox介导的白血病干细胞的转录和维持[27]。CRTCs的活性也可由miRNAs调控。例如，表观遗传沉默可导致急性髓细胞白血病中miR-22缺失，进而导致CRTC1表达减少、CREB信号通路活化和白血病进展[28]。

在T细胞淋巴瘤中，CRTC2与CREB及其CBP能协同促进DNA错配修复基因的表达，故CRTC2的肿瘤抑制作用与基因突变率增加和微卫星不稳定性有关[29]。然而，尽管CRTC2在T细胞淋巴瘤中具有上述机制的肿瘤抑制作用，但Ⅰ型人类T细胞白血病病毒（human T-cell leukemia virus type 1, HTLV-1）蛋白Tax与CRTC2/CREB的相互作用却会上调细胞周期蛋白D1的表达并促进HTLV-1相关的T细胞淋巴瘤的增殖[30]。先前已有研究证实，Tax可直接与CRTC1/2/3相互作用，形成一种复合物，激活HTLV-1转录[31-32]。因此，CRTC2在不同亚型T细胞淋巴瘤中发挥的作用具有环境依赖性。

5 其他肿瘤

目前，人们仍在不断探究CRTCs在各种肿瘤中的作用。已有研究报告了CRTCs与结肠癌[5]、乳腺癌[33]和前列腺癌[6]的发生发展有关。在结肠癌中，环氧化酶-2/前列腺素E2信号通路能激活钙调神经磷酸酶和蛋白激酶A，由此诱导CRTC1去磷酸化，进而诱导活化蛋白-1和CREB相互作用，上调NR4A2、环氧化酶-2、双调蛋白和白介素-6的基因表达，提高结肠癌细胞存活、增殖和对化疗抵抗的能力[5]。研究发现，乳腺脂肪基质细胞中CRTC2的活化会使肥胖和乳腺癌发生之间产生联系[33]。用瘦素处理乳腺脂肪基质细胞能导致此类细胞中CRTC2低磷酸化和芳香化酶表达增加。此外，CRTC2还被确认是乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌中Ras/丝裂原活化的蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B和蛋白激酶A信号通路的靶点[6]。在这些肿瘤中，CRTC2会诱导乳腺癌耐药蛋白基因表达并促进肿瘤对化疗的耐药性发展[6]。在前列腺癌中，CRTC2也与胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1, IGF-1）受体表达相关，且与前列腺癌细胞的增殖和侵袭相关。而二甲双胍能使CRTCs信号通路失活，进而下调IGF-1受体的表达和降低IGF-1的敏感性[34]。

6 小结

CRTCs是一个新发现的信号整合子家族，通常通过对代谢应激的反应来恢复体内信号平衡。CRTCs在多种类型的肿瘤中表达异常，故可能成为肿瘤治疗的靶点之一[35]。现有的证据表明，CRTCs在健康和疾病状态下的活性受细胞类型和可能的外源性病毒感染的影响，其作用在不同类型细胞和组织中呈环境/组织特异性。此外，CRTCs在各种肿瘤中的作用也可能受到不同细胞系中共转录复合物结合位点的不同组装和不同体细胞突变状态的影响。然而，目前尚不清楚通常由上游负调节因子如AMPK、盐诱导型激酶、丝裂原活化的蛋白激酶所靶向的体细胞突变是否亦会导致肿瘤中CRTCs的活性异常。还有，尽管CRTCs可结合并共同激活CREB，CRTCs在黑色素瘤[36]、肺癌[37]、急性髓细胞白血病[29,38]和胶质母细胞瘤[39]发生发展中所起的作用已得到明确，但其与其他转录共激活因子和/或相关转录因子bZIP的相互作用是否会影响CRTCs的生物学功能（癌基因或肿瘤抑制因子），尚待进一步研究的阐释。