环腺苷酸反应元件结合蛋白1 在肿瘤中的作用及研究进展△

陆诗雨，欧朝阳，何爱琴

1南通大学医学院，江苏 南通 226001

2南通大学附属肿瘤医院/南通市肿瘤医院妇瘤科，江苏 南通 226361

肿瘤具有高度异质性，是全球最常见的死因之一，不同类型的肿瘤在生物学特征、临床治疗及对治疗的反应方面均具有特殊性[1]。美国癌症协会（American Cancer Society，ACS）统计数据显示，近年来恶性肿瘤发病率有所上升，病死率有所下降，但趋势较缓，病死率仍然较高。环腺苷酸反应元件结合蛋白1（cyclic adenylic acid response element binding protein 1，CREB1）参与人体多种生理过程，其异常表达与肿瘤发生、分期、分级、复发等密切相关。随着人类对CREB1 研究的不断深入，其在肿瘤中的作用机制和可能发挥的作用越来越多地被了解，其可能影响肿瘤进展和耐药性，有望成为肿瘤的治疗靶点和预后标志物。本文就CREB1 的结构、作用机制及其在肿瘤中的研究进展进行综述。

1 CREB1 的结构

CREB1 与环腺苷酸反应原件调节剂（cyclic adenylic acid responsive element modulator，CREM）、激活转录因子（activating transcription factor，ATF）同属于环腺苷酸反应元件结合蛋白（cyclic adenylic acid response element binding，CREB）超家族。CREB 是由1 个激酶诱导结构域（kinase inducible domain，KID）、2 个谷氨酸结构域（Q1 和Q2）和1 个碱性亮氨酸拉链结构域（basic leucine zipper，bZIP）组成的模块化蛋白，还包括c-MYC、c-FOS 和c-JUN[2]。CREB1基因位于2 号染色体长臂，可以编码不同的CREB 亚型，翻译成含有341 个氨基酸、分子量为36 688 kD 的蛋白，该蛋白能够识别包含回文序列全串5'-TGACGTCA-3'和保留的半串5'-TGACG-3'的环腺苷酸反应元件（cyclic adenylic acid responsive element，CRE）[3]。从N 端到C 端，CREB1 包含4 个功能结构域，其功能分别为：基础转录活性域支持相关基因转录[4]，激酶诱导结构域和富含谷氨酰胺结构域是磷酸化和转录的核心[5]，bZIP 结构域增加结合亲和力[6]。同时，Ser133 是CREB1 磷酸化最主要的位点之一。CREB1 作为真核细胞中重要的转录因子，参与细胞增殖、分化、代谢、DNA 修复、免疫应答等依赖磷酸化的生理过程。通过对CREB1 结合位点的基因进行筛选，发现有超过4000 个基因被其控制，这意味着其参与调控的范围较为广泛[7]。

2 CREB1 的生物学作用及机制

由于CREB1 可调控大量基因的表达，许多细胞的生物学过程依赖于CREB1 的激活，尤其是CREB1 的磷酸化。CREB1 磷酸化时，丝氨酸位点（如Ser133、Ser143）被激活并与CRE 结合，提高下游基因的转录活性，调节C-C 趋化因子配体18（CC motif chemokine ligand 18，CCL18）、磷脂酰肌醇-3-羟激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）、肿瘤坏死因子受体超家族成员9（tumor necrosis factor receptor superfamily member 9，TNFRSF9，又称4-1BB）等信号转导通路的磷酸化，从而参与细胞的各种生理过程，如生长、分化、增殖、代谢等。同时，在维持细胞稳态方面，CREB1 与相关修饰酶参与甲基化、泛素化、糖基化等过程[8-10]。CREB1 可参与调节组蛋白H3 和H4 甲基化，在正常细胞中作为转录因子与蛋白质结合后调控细胞存活[11]。研究表明，CREB1 转录激活信号通路能够过度激活细胞的增殖分化，从而引发肿瘤，CREB1 与肿瘤细胞的恶性行为、耐药性和不良预后有着明显的相关性[3]。

3 CREB1 在肿瘤中的作用

CREB1除参与正常生理过程外，其持续激活可促进肿瘤的发生和转化。CREB1 过表达可上调下游靶基因在其启动子中携带的CRE，参与肿瘤细胞增殖、凋亡抵抗过程，促进肿瘤细胞异常生长[12]。肿瘤细胞中CREB1 表达水平明显高于正常细胞，这与环腺苷酸（cyclic adenylic acid，cAMP）信号通路及下游信号通路的激活有着密不可分的联系。蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）、PI3K/AKT、促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin，MTOR）等信号通路会促进CREB1 磷酸化，磷酸化后的CREB1 参与肿瘤的发生发展、复发以及耐药过程。研究表明，CREB 磷酸化通过调节肿瘤中PI3K/AKT 信号通路诱导肿瘤耐药[13]。Liu 等[14]通过裸鼠实验发现，PI3K/AKT 信号通路能够调节微小RNA（microRNA，miRNA）-340-5p/CREB1 信号通路，从而影响肝癌细胞生长。除此之外，cAMP/PKA/CREB信号通路的异常激活也可促进糖酵解，从而促使肿瘤细胞产生耐药性[15]。CREB1可编码大量转录因子，调控肿瘤细胞增殖、代谢、稳态、转移，同时也能够诱导肿瘤细胞产生耐药性。

3.1 CREB1 与胃癌

近年来胃癌发病率逐年升高，且其病死率较高。研究表明，CREB1 表达水平与胃癌转移、分期和预后有关，CREB1 不仅通过调控相关转录因子的促癌活性和表达、介导相应的分子机制来调控胃癌的恶性行为，还通过抑制miRNA-186 的转录激活角蛋白8（keratin 8，KRT8）/缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α信号通路，促进胃癌细胞生长、侵袭和上皮-间充质转化[16-17]。Yan 等[18]研究指出，CREB1 可调控胃癌细胞糖酵解和凋亡过程，以此诱导细胞产生耐药性。同时，CREB1也是参与PI3K/AKT 信号通路的重要靶基因，Li 等[19]研究发现，上调线粒体核糖体蛋白L33（mitochondrial ribosomal protein L33，MRPL33）-S 的表达可诱导PI3K/AKT/CREB 信号通路失活，促进胃癌对可柔比星应答。由此可见，CREB1 不仅通过分子本身的作用影响胃癌的发生发展，也通过调控下游靶基因和参与相关信号通路调控胃癌的进展。

3.2 CREB1 与结直肠癌

结直肠癌是最常见的消化系统恶性肿瘤之一，每年的发病率与病死率均呈上升趋势，根据2020年全球癌症统计数据，结直肠癌发病率和病死率分别居全部恶性肿瘤第3 位和第2 位[20]。Fang 等[21]研究表明，CREB1 与核糖核苷酸还原酶调节亚基M2（ribonucleotide reductase regulatory subunit M2，RRM2）的启动子直接结合并诱导其转录，可促进结直肠癌细胞侵袭，缩短患者生存期，后来的体外实验和体内试验也证实了这一点。Cheng 等[22]研究证实，CREB1 在结直肠癌患者中高表达，其可诱导LEF1 反义RNA1（LEF1 antisense RNA 1，LEF1-AS1）表达上调，促进肿瘤细胞转移，与患者的不良预后有关。Chen 等[23]研究发现，CREB1 在结直肠癌组织和细胞中表达上调，CREB1 破坏了细胞的正常生物学功能，并介导细胞发生凋亡、侵袭和耐药。这些结果提示，CREB1 高表达与结直肠癌的恶性行为和不良预后有关，随着研究的进一步深入，CREB1 有望成为结直肠癌的生物标志物之一。

3.3 CREB1 与肝癌

2020 年全球新发肝癌病例905 677 例，中国约占45.3%，在中国，肝癌的发病率与病死率分别居全部恶性肿瘤第5 位和第2 位[24]。研究显示，CREB1 可通过调控下游分子的表达来调节肿瘤细胞增殖和转移，CREB1 还可上调下游分子细胞周期蛋白D1（cyclin D1）和基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）的表达，介导miRNA-922 转录，靶向AT-富集区域2（AT-rich interaction domain 2，ARID2），激活miRNA-922/ARID2 信号通路，促进肝癌细胞增殖与转移[25-26]。另有研究发现，CREB1 表达下调可以抑制肝癌细胞的增殖、侵袭和转移[14]。提示CREB1 在肝癌中具有潜在的治疗作用，靶向CREB1 有可能是治疗肝癌和提高生存率的策略之一。

3.4 CREB1 与卵巢癌

卵巢癌是女性病死率最高的恶性肿瘤。卵巢癌被确诊时通常已发展为晚期，这也是导致其病死率高的原因之一。已有研究证实CREB1 参与卵巢癌的发生发展，与肿瘤细胞代谢、促癌基因表达相关。Liu 等[27]通过基因测序和蛋白质组学分析发现，CREB1 是潜在的肿瘤调控靶点。Calura 等[28]研究显示，CREB1 可参与cAMP/PKA 信号通路，在卵巢癌细胞分化和凋亡过程中具有核心作用，其过表达后细胞分化受损，从而导致卵巢癌发生。Tong 等[29]研究发现，CREB1 可以与HAS2 反义RNA1（HAS2 antisense RNA 1，HAS2-AS1）的启动子结合，诱导其转录并作用于miRNA-466 的结合位点，加速卵巢癌细胞增殖和侵袭。以上结果提示CREB1 对卵巢癌的发生具有促进作用以及作为治疗靶点的可行性，可以以此为基础进一步探索CREB1 在其他恶性肿瘤中作为靶点的潜力。

3.5 CREB1 与肺癌

肺癌严重威胁人类的生命健康，每年的发病率和病死率均不断上升。肺癌的主要死因是各大器官转移。因此，积极寻找新的治疗方法，减少肺癌转移，对于改善不良预后至关重要。张冉等[30]研究报道，CREB1在肺癌细胞中高表达，是肺癌的促癌基因之一，其与特异性靶点结合后可促进肿瘤细胞转移、侵袭及新生血管生成。Tan 等[31]研究表明，CREB1 表达下调可诱导非小细胞肺癌对顺铂产生耐药性。越来越多的证据表明，CREB1 在肺癌细胞稳态和耐药过程中均具有不可或缺的作用，随着肺癌发生发展机制的不断深入研究，CREB1 有望为肺癌的诊断和治疗提供新思路。

3.6 CREB1 与乳腺癌

乳腺癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，目前乳腺癌最主要的死因是靶器官转移。研究报道，CREB1 高表达与乳腺癌转移、预后不良有关[32]。Hu 等[33]研究指出，在乳腺癌中CREB1 参与各种信号通路并形成交互网络，促进乳腺癌细胞增殖和转移。因此，抑制CREB1 的表达可以作为乳腺癌的新疗法。

3.7 CREB1 与其他肿瘤

Chen 等[34]研究发现，CREB1 可调节下游葡萄糖转运蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）的表达，介导胶质瘤细胞中葡萄糖吸收，从而促进胶质瘤进展。邓伟明等[35]研究发现，CREB1 在食管癌组织中的表达明显高于癌旁正常组织，且其高表达与肿瘤细胞分期较晚和淋巴结转移有关，CREB1 高表达患者的生存率明显低于CREB1 低表达患者。Kim 等[36]研究表明，CREB1 表达上调可激活转录网络，促进蛋白信号转导，从而促进胰腺导管腺癌转移。Guo 等[37]研究发现，CREB1 在膀胱癌中表达上调，其可直接促进膀胱癌细胞增殖和侵袭。在前列腺癌中，CREB1 在基底细胞中表达不活跃，而在腔内细胞中表达活跃，同时CREB1 异常激活会干扰正常前列腺细胞分化，从而维持新的腔内细胞生存，促进恶性转化[38]。研究表明，CREB1 已被证实与宫颈癌的发生发展有关，其表达上调可促进宫颈癌细胞增殖和上皮-间充质转化[39]。以上研究揭示了CREB1 与恶性肿瘤的发生发展密切相关，其具体作用机制仍然需要不断深入研究，其可作为肿瘤治疗的新靶点，研发新药物也需不断探索与尝试。

4 小结与展望

综上所述，CREB1 已被证实在多种肿瘤中表达，且与肿瘤的发生发展有关，其作为转录因子，参与多种细胞的信号转导通路，如PI3K/AKT、MAPK 和MTOR 信号通路等过程，从而参与肿瘤细胞的增殖、凋亡、分化、侵袭及转移等。CREB1高表达同时也促进肿瘤细胞发生化疗耐药，这提示了其在肿瘤治疗中的潜力。但CREB1 在肿瘤治疗中的作用尚缺乏成熟的临床试验，关于其在肿瘤中的具体作用机制还需不断深入研究。CREB1是肿瘤的潜在治疗靶点，深入探索其分子机制及其在肿瘤中的异常表达，可为肿瘤诊断、治疗、预后评估提供新方向，为肿瘤患者带来新的希望。