SREBP1在肿瘤发生发展中的作用

陈欣德，徐煜周，周帅，张茂容，李璐，吴东婷，吴志浩*

（ 1. 皖南医学院肿瘤微环境研究室，安徽芜湖 241002；2. 基础医学院；3. 临床医学院；4. 麻醉学院；5. 影像学院）

研究人员于1989 年发现一种可以和固醇调节原件特异性结合的锌指蛋白，后续研究人员从人类宫颈癌细胞细胞核中成功提取出来，并命名为甾醇调节原件结合蛋白1（sterol regulatory element binding protein 1，SREBP1）［1-3］。SREBP1调控细胞内各类脂质的合成，并且在恶性肿瘤的发生发展中起到非常关键的作用。

1 SREBP1的结构、分类、功能

SREBP1具有“碱性螺旋-环-螺旋-亮氨酸拉链（Basic helix-loop-helix-leucine zipper，bHLH-ZIP）的结构”［4］。在哺乳动物中，SREBF包含2 个同源基因：分别是SREBF1 与SREBF2，其包含3 个亚型： 分别是SREBF1 基因编码的SREBP-1a、SREBP-1c 与SREBF2 基因编码的SREBP2［5］。SREBP-1a 与SREBP-1c 是由于SREBF1 的可变剪切编码产生，从不同的转录起始位点开始转录，除了第1 个外显子不相同外，其它的都一致［6］。SREBF1 主要调控脂肪酸（fatty acid synthase，FAS）和甘油三酯（triglyceride，TG）的合成，而脂蛋白的摄取以及胆固醇的从头合成则主要受SREBF2 的调节［7］。SREBF1 基因编码的SREBP1为无活性前体，共有1 150 个氨基酸组成，含有3个结构域：（1）N 端结构域，由480 个氨基酸组成，包含具有DNA 转录活性的bHLH-ZIP 结构域；（2）中间结构域，由80 个氨基酸组成，包含2 个跨膜区以及1个31个氨基酸的loop；（3）C端结构域，由590个氨基酸组成，通过C端结构域可与它的伴侣蛋白SREBP 裂解激活蛋白（SREBPcleavage activating protein，SCAP）的WD 重复结构域相结合形成复合物锚定在内质网膜上［8］。

2 SREBP1的转运、激活

通常情况下SREBP1以无活性的前体形式嵌入内质网膜中［9］，若要进入细胞核发挥功能则必须要经过剪切变成带有转录激活结构域的成熟体—mSREBP1/Nuclear SREBP1。根据细胞内胆固醇的浓度不同，SREBP1可锚定在内质网中，也可被囊泡包裹从内质网上运送到高尔基体上［10］。当细胞内胆固醇含量增多时，SCAP 与SREBP1 结合并诱导SREBP1 构象发生变化，同时SCAP-SREBP1复合物会被胰岛素诱导基因（insulin induced gene，INSIG）捕获，从而稳定在内质网中不能进入细胞核中发挥功能，已进入细胞核的mSREBP1则会被迅速降解，从而使细胞内的胆固醇处于一个动态平衡［11］。当细胞内胆固醇含量减少时，SCAP 会与INSIG 发生解离，SCAP-SREBP1 复合物经包被蛋Ⅱ（coat protein Ⅱ，COPII）包裹一起到达高尔基体，由位点1 蛋白酶（site 1 protease，S1P）和S2P 剪切［12］，剪切后暴露出具有转录活性的成熟体mSREBP，然后通过输入蛋白-β移位到细胞核中，mSREBP 形成同源二聚体并与靶基因的启动子或增强子的高度保守的SRE 或者E-Box 元件结合，以驱动下游靶基因的转录［13］。虽然所有的SREBP 亚型都可与SRE 结合，但是它们对不同的启动子表现出的偏好不同。SREBP1主要调控如脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FASN）、硬质酰辅酶A 去饱和酶1（stearoyl-COA desaturase 1，SCD1）、乙酰辅酶A 羧化酶2（acetyl-COA carboxylation，ACC2） 等脂肪酸合成相关酶的表达来促进FAS 和TG 的合成。而SREBP2 则主要上调低密度脂蛋白受体（lowdensity lipoprotein receptor，LDLR）、羟甲戊二酰辅酶A 还原酶（recombinant human 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase， HMGCR）等下游靶基因的转录，进而驱动胆固醇的合成［14］。

除了细胞内胆固醇的浓度可以调控SREBP1的激活以外，其他方式也可激活SREBP1。Cheng等［15］发现，SREBP1 的激活与SCAP 的N-糖基化作用密切相关，增加葡萄糖的摄取可以增加SREBP1的前体以及成熟体，而添加外源性胆固醇可阻断此过程；进一步研究发现，增加葡萄糖摄取后可通过己糖胺生物合成途径增加SREBP1的伴侣蛋白SCAP的N-糖基化水平并增加其稳定性。

3 SREBP1的转录后修饰

mSREBP1的稳定性受泛素依赖性调控［16］，主要涉及到F-BOX 家族F 框/WD-40 域蛋白7（FBXW7），所有的SREBP 亚型都包含有1 个保守的磷酸基团基序（CPD），它可以被FBXW7/SCF复合物识别［17］，而糖原合成激酶3（glycogen synthase kinase，GSK3）可以磷酸化该基序进而诱导其进行泛素化和降解［18］，由于蛋白激酶B（AKT）及雷帕霉素复合物C2 （mTORC2） 可以抑制GSK3 的磷酸化，所以SREBP1 的成熟体更加稳定［19］。有研究发现，蛋白质精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）可对SREBP1 第321 号氨基酸位点的精氨酸进行对二甲基化修饰，这种修饰可以有效地抑制GSK-3β 对SREBP1a 的磷酸化，进而抑制SREBP1a 的泛素化和降解，提高SREBP1 的表达，并且还发现这种甲基化修饰与肝细胞癌的进展以及不良预后有着密不可分的联系［20］。此外，Heo等［21］发现，SREBP1可作为UBC12（一种NEDD8结合酶）类泛素化蛋白翻译后Neddylation 修饰的底物，使得SREBP1的泛素化减少，增加其稳定性进而促进细胞的脂质合成。

4 SREBP1在肿瘤发生发展中的作用与分子机制

肿瘤细胞代谢重编程已逐渐被人类了解并熟知，其中最代表性的就是肿瘤细胞倾向于将葡萄糖转化为乳酸的Warburg 效应［22］。然而越来越多的证据表明，肿瘤细胞中的代谢重组并不仅仅限于葡萄糖代谢，脂质和氨基酸的代谢也不容忽视［23］。近年来，大量研究表明，肿瘤细胞脂质合成中的关键转录因子SREBP1参与了多种类型肿瘤细胞的发生与发展。SREBP1在胃癌［24］、肝癌［25］、前列腺癌［26］，以及胶质母细胞瘤［27］等肿瘤中均处于稳定高表达状态，进而导致临床治疗效果较差，患者的生存率下降。

4.1 SREBP1 在肿瘤细胞增殖中的作用 恶性肿瘤的发生是历经多个阶段的发展性疾病，大致阶段可分为：一个细胞的恶性转化；转化细胞的克隆性增生；局部浸润；远处转移。持续性的细胞恶性增殖与转移是形成恶性肿瘤的原因。体外观察肿瘤细胞的增殖水平或可直接反映体内肿瘤的发生发展情况。近年来，有诸多研究报道，SREBP1可参与对肿瘤细胞增殖相关的调控。有研究发现，在人食管鳞状细胞癌中敲低SREBP1，通过降低SCD1 的表达使Wnt 通路的核心蛋白βcatenin 的入核减少，Ki67、cyclin D1 等增殖相关蛋白水平下降；并导致细胞活力降低，表明敲低SREBP1 可抑制肿瘤细胞的增殖［28］。EB 病毒潜伏膜蛋白1（LMP1）是具有组成性活性的肿瘤坏死因子受体超家族的成员［29］，LMP1 促进EBV 感染的非角化未分化鼻咽癌（NPC）中SREBP1的启动子活性，增强SREBP1 的转录，从而增强SREBP1的表达、成熟和活化，增加细胞内脂质的生成；进一步研究发现，使用mTOR 抑制剂Torin1 和Torin2 或者敲低mTOR后，尽管LMP1 仍然高表达，可脂质的生成却减少，说明LMP1 促进SREBP1 的表达是mTOR 依赖性的；LMP1 诱导的SREBP1 的表达促进了NPC的增殖［30］。

4.2 SREBP1 在肿瘤细胞凋亡中的作用 细胞凋亡由特定的信号通路以及蛋白激酶调控，如Caspase 家族、Bcl-2 家族、TP53 等。中药何首乌具有抗癌、抗衰老、抗高血脂的作用，有研究指出，何首乌中的主要活性成分大黄素可以促进细胞的凋亡，而且可以抑制SREBP1的表达；进一步研究发现，在同时加入大黄素时，稳定敲除SREBP1的肝癌细胞相比于野生型细胞，线粒体膜电位降低更多，凋亡增加；稳定敲除SREBP1的细胞中凋亡相关蛋白（cleaved-caspase-3、cleaved-caspase-9、APAF1、CYTC、ENDOG 和AIF）表达上调，而Bcl-2则被抑制［31］。在胰腺癌中，由于血管不足导致肿瘤细胞依赖高水平的糖酵解而不是氧化磷酸化［32-33］。Zhou等［34］发现，高水平葡萄糖可以抑制胰腺癌的凋亡，同时提高SREBP1的表达，但是在使用siRNA 敲低SREBP1 后，相比于正常组，cyclin D、PCNA 和Bcl-2 的表达水平降低，细胞凋亡增多，表明高水平葡萄糖通过增强SREBP1的表达抑制胰腺癌细胞的凋亡。

4.3 SREBP1 在肿瘤迁移、侵袭中的作用 上皮细胞-间充质转化（EMT）是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间充质表型细胞的生物学过程。在肿瘤细胞中，EMT 是上皮细胞来源的恶性肿瘤细胞获得迁移以及侵袭能力的重要生物学过程。Zhang 等［35］研究发现，SREBP1 可以促进乳腺癌细胞的EMT，其机制是SREBP1 通过去乙酰化抑制E-cadherin 的表达，Snail/HDAC1/2 阻遏复合物在SREBP1 介导的E-cadherin 启动子沉默中起重要作用。在SREBP1 的上游信号通路中，由EGFR 信号受体介导的PI3K-AKT-mTOR 通路的激活对SREBP1 的激活起重要作用［36］。Zhang 等［37］发现，敲除SREBP1 可以抑制非小细胞肺癌A549 和H1299 的迁移，利用PI3K 抑制剂PDK-1、AKT 抑制剂MK-2206 以及mTOR 抑制剂雷帕霉素采用分段抑制的方法可通过抑制SREBP1 来抑制EMT，进而抑制非小细胞肺癌的发生发展。

4.4 SREBP1 与肿瘤细胞铁死亡 铁死亡是近年来新发现的一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型细胞程序性死亡方式。铁死亡的本质是谷胱甘肽的耗竭，谷胱甘肽过氧化物酶（GPX4）的活性下降，脂质过氧化物不能通过GPX4催化的谷胱甘肽还原酶反应代谢，之后二价的铁离子氧化脂质产生活性氧，从而促使铁死亡的发生。有研究报道，SREBP1也参与了细胞铁死亡的发生，Zhao等［38］研究发现，相较于正常胃上皮细胞，胃癌细胞更容易发生铁死亡，而阿帕替尼则可诱导胃癌细胞发生铁死亡，使用阿帕替尼处理也发现GPX4蛋白表达量下降；因为阿帕替尼是血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）酪氨酸激酶的高选择性抑制剂，可以抑制SREBP1的激活，进一步研究发现，SREBP1a 可以与GPX4 启动子结合，驱动GPX4 基因的转录，而GPX4 的表达随着阿帕替尼处理导致SREBP1抑制后也随之下调；并且多重耐药的胃癌细胞也可被阿帕替尼所诱导的GPX4下降而被抑制。铁死亡的过程是由多不饱和脂肪酸（PUFA）的过氧化驱动的，有研究发现，SCD1 催化的单不饱和脂肪酸可通过取代脂质膜中的PUFA以减少其脂质活性氧的积累进而有效抑制铁死亡［39］。Zhao 等［40］研究发现，肝癌细胞中乳酸可通过抑制AMPK 上调SREBP1 的表达，进一步上调SCD1，增加单不饱和脂肪酸的合成，降低PUFA 的含量，使肝癌细胞对铁死亡产生抵抗，促进肿瘤的发生发展。

4.5 SREBP1 与肿瘤耐药 药物治疗是癌症患者非常重要的治疗手段之一。但截至目前，几乎所有的抗肿瘤药物都会随着患者使用时间以及剂量的增加，导致肿瘤产生耐药性，进而使药物发挥的功效降低甚至无效。肿瘤耐药性也是癌症治疗失败的主要原因之一，这也一直是困扰着医生和患者以及肿瘤研究人员最大的难题之一。随着对肿瘤耐药性相关的研究越来越多，有研究表明，SREBP1 也参与其中。Gao 等［41］研究发现，在结直肠癌（CRC）中，SREBP1蛋白表达显著高于正常组织，随后构建了稳定过表达SREBP1的慢病毒载体转入CRC 细胞系HT29，发现其增强了HT29细胞对5-氟尿嘧啶的抗性，Westen blot 显示SREBP1 可以抑制caspase7 蛋白的表达以及PARP1的裂解，降低了5-氟尿嘧啶诱导的HT29 细胞凋亡。同样的，对吉西他滨耐药的CRC 细胞也是因为SREBP1 的高表达来抑制caspase7 从而产生耐药性［42］。而白藜芦醇却可以通过抑制SREBP1 的表达来增加吉西他滨对肿瘤的敏感性［43］。

5 SREBP1相关抑制剂

SREBP1发挥功能的是前体转运到高尔基体后经过2 个独立的和位点特异性的（S1P、S2P）蛋白酶剪切，释放出具有转录活性的氨基末端结构域，入核后结合到靶基因启动子上促进靶基因的表达。目前发现的SREBP1 抑制剂是通过抑制S1P的酶活性来抑制SREBP1发挥功能。氨基吡咯烷酰胺化合物PF-429242 是一种新型可逆的竞争性S1P抑制剂［44-45］，可有效抑制S1P的酶活性进而抑制其对SREBP1 的剪切。而在小鼠原位异种移植模型中，每天注射单剂量PF-429242（10 mg/kg）可有效抑制SCID 小鼠中肾细胞癌（RCC）的生长，具有较低的IC50［46］。

6 小结与展望

肿瘤细胞的代谢重编程已被认定为肿瘤的重要特征，脂质代谢在其中并不可忽视。SREBP1作为脂质合成的核心转录因子，在各种肿瘤细胞中均有着不同程度的激活，并且在一定程度上影响着肿瘤的诸多生物学功能以及相关核心基因的表达，如增殖、凋亡、迁移、耐药性等方面。SREBP1通过调控各种信号分子促进肿瘤的发生发展，导致患者的生存率降低，生活质量下降以及降低抗肿瘤药物的临床治疗效果。因此需要对SREBP1所调控的细胞内分子机制进行更深层次的探索与发掘，开发出更多针对SREBP1的抑制剂或靶向药，增加抗肿瘤药物的临床治疗效果，为肿瘤的临床研究提供新的方向，为肿瘤的最终治愈提供可能。