cyclin-D1与人类肿瘤.docx

cyclin D1与人类肿瘤 现代学者在观察肿瘤的不协调生长和增生时，发现了与细胞周期调控有关的蛋白，并认为肿瘤与细胞周期调控失常有着密切联系。cyclin D1作为细胞周期调节因子之一，其过度表达是多种人类原发性肿瘤的特征，对肿瘤的诊断和预后判断具有重要意义。一、正常细胞周期调控细胞周期分为G1、S、G2和M 4阶段，由3类因子进行精密调控，它们分别是周期素依赖性激酶(cyclin-dependent kinases，CDKs)、周期素和周期素依赖性激酶抑制因子(cyclin-dependent kinases inhibitors，CKIs)，其中CDKs处于调控中心地位，cyclins起正调节作用，CKIs发挥负调节作用。1.周期素：目前已在哺乳动物细胞中分离出8类主要的周期素，连同亚类共11种，分别是A、B1、B2、C、D1、D2、D3、E、F、G和H。周期素含量随细胞周期而变化，不同的周期素在其相应周期时相达到含量和活性的高峰，激活相应的CDKs，随后迅速降解失活1。例如：cyclin C、D1-3和E在G1期达到最大活性，并调节G1期向S期的过渡。 周期素依赖性激酶及其抑制因子：CDKs(CDK1-7)是一组依赖于周期素，在细胞周期调节中起关键作用的蛋白激酶，其活性也随周期而变化。如CDK4、6主要在G1期与D型cyclins相结合。与细胞周期调控有关的还有CKIs，分为两类：一类是Kip/Cip家族，包括3种结构相关的蛋白；另一类是INK4蛋白家族，由4种相似蛋白构成。Kip/Cip家族能结合并抑制大多数cyclin-CDK复合物，而INK4分子则可能是含D型cyclins复合物的特异性抑制因子。 二、肿瘤细胞周期调控在肿瘤细胞中，推动细胞周期的蛋白如周期素常过度表达，而减缓细胞分裂的蛋白如CKIs却常常失活。在多种与恶性肿瘤演进有关的细胞周期调节因子中，cyclin D1备受瞩目。D1：cyclin D1含295个氨基酸，由染色体11q13上的CCND1基因编码。动物模型和细胞株实验表明cyclin D1蛋白过度表达可使细胞G1期缩短，体积变小，对分裂原的依赖性减弱2。在一些甲状旁腺瘤中，11号染色体发生臂间倒位即inv，CCND1转位至甲状旁腺素基因启动子的下游，受其控制，呈现蛋白过度表达1。cyclin D1与视网膜母细胞瘤抑制蛋白：pRB定位于细胞核，其含量不随细胞周期而变化。pRB在G1期处于低磷酸化状态，结合并抑制一组被命名为E2Fs的转录因子，从而抑制S期相关基因的转录，使细胞停滞于G1期。cyclin D1蛋白与CDK4/6在G1期形成复合物，再通过N末端的LXCXE基序与pRB结合，随后在CDK4/6的作用下，pRB的Ser和Tyr残基磷酸化，释放出E2F，启动S期相关基因的转录，引起细胞分裂或转化。cyclin D1与pRB的功能相互依赖，当cyclin D1蛋白在G1期过表达时，pRB磷酸化提前，G1期缩短。缺乏功能性pRB的细胞，cyclin D1和cyclin D1-CDK复合物的含量显着降低，说明低磷酸化pRB能刺激cyclin D1转录。由此可见，cyclin D1蛋白的合成并活化引起pRB磷酸化失活，后者反过来又抑制了cyclin D1表达，构成G1晚期负反馈环1。三、人类恶性肿瘤中的cyclin D1表达除了甲状旁腺瘤，cyclin D1蛋白表达增加还见于一些原发性恶性肿瘤和细胞株。一般来说，当细胞株培养过程中出现cyclin D1蛋白增多而又难于判断时，原发瘤提 供的信息更为可靠。这是因为其他促使细胞加速生长的因素也可能使cyclin D1蛋白表达升高。在大多数情况下，cyclin D1蛋白表达增加与CCND1基因扩增相一致，但并非总是如此。在一些肿瘤中，cyclin D1的RNA和(或)蛋白质增加却不伴明显的基因扩增，提示其他细胞基因可能影响了cyclin D1的蛋白表达，但其机制尚未完全阐明。CCND1基因最常发生的异常是DNA扩增，除此之外尚未在该基因编码区发现其他明显异常，提示参与肿瘤发生的是正常基因的产物。1.套细胞淋巴瘤：在bcl-1断裂点发生染色体易位t的淋巴瘤，由于免疫球蛋白重链的增强子转移至CCND1位点，促进了cyclin D1蛋白的合成和过度表达。bcl-1位点在CCND1基因上游110-130 kb处，但该间隙内不存在别的基因，因此认为bcl-1基因可能就是cyclin D1/ prad-1基因。在几组套细胞淋巴瘤研究中，几乎所有病例都有cyclin D1蛋白活性升高2，其中包括没有发生11q13重组的病例。不过，一般来说，cyclin D1单克隆抗体的核染色阳性和mRNA增多与CCND1基因扩增相一致。染色体11q13易位和cyclin D1蛋白表达增加在套细胞淋巴瘤中的重要性已得到国际公认，将来有可能被视作区别于其他B细胞淋巴瘤的分子学特征，这一特征具有高度敏感性和相对特异性3。cyclin D1蛋白的表达和bcl-1基因的重排还有助于诊断套细胞淋巴瘤母细胞样型和多发性淋巴瘤样息肉病4。头颈部鳞状细胞癌：约有35%64%的头颈部鳞状细胞癌表现有cyclin D1蛋白过度表达和(或)CCND1扩增2。首次手术标本中的cyclin D1蛋白过度表达不仅与复发有关，还与病变演进，淋巴结受累及生存期缩短相关5。最近还发现cyclin D1蛋白在头颈部鳞癌手术切除标本中过度表达是独立的预后因素6。乳腺癌：大约一半的浸润性乳腺癌cyclin D1蛋白的表达水平高于正常上皮7，但基因扩增率却只有13%左右。大量资料支持cyclin D1基因扩增和(或)蛋白过度表达与雌激素受体阳性的乳腺癌有关。人和小鼠实验发现cyclin D1与类固醇诱导的乳腺上皮细胞增生有关2。实际上，cyclin D1可能是雌激素受体的独立激活因子8。尽管cyclin D1与雌激素受体相关，但对于它在乳腺癌预后中的意义尚未达成共识。最近有作者研究了原位导管癌中cyclin D1作用后认为，高级别的病变比级别低者更易发生基因扩增，但cyclin D1蛋白表达率却反而更低，提示除基因扩增外还存在其他机制与cyclin D1蛋白表达增加有关9。另有学者用原位杂交方法检测到DCIS 中cyclin D1 mRNA过度表达，并据此与导管的非典型性增生和其他不易发展为浸润性癌的病变相区别2。食管癌：cyclin D1在食管癌中的扩增和过度表达率约为30%，在某些研究中显示与死亡率呈正相关。cyclin D1 反意义链能使转化了的食管癌细胞表现型发生逆转，为cyclin D1在该部位恶性肿瘤中的作用提供了有力证据2。肝细胞癌：在10%的肝细胞癌中观察到cyclin D1基因扩增和蛋白浓度升高。有人提出HBV、HCV整合入CCND1基因或其临近的调节序列可能是恶性转化的机制。一些研究者在邻近CCND1的上游区域检测到HBV基因组；另有研究显示CCND1 扩增仅限于含有HBV或HCV的肝细胞癌。尽管证据尚不充分，这些病毒与cyclin D1间相互作用的可能性却令人感兴趣。6.结直肠癌：起初，研究细胞株的专家不认为cyclin D1是结直肠癌发病的重要因素。但最近发现cyclin&nbs p;D1蛋白过度表达不仅是这种肿瘤演进中的重要事件，还可能是独立的预后因素10。与周围的正常、过渡或增生性粘膜相比，散发性/家族性腺瘤性息肉和腺癌中cyclin D1核染色增强。另外，与食管癌一样，cyclin D1 反意义链也能抑制结肠癌细胞的生长11。7.生殖泌尿系肿瘤：膀胱移行细胞癌中，CCND1扩增率在6%至21%之间，但核染色阳性率要高得多。cyclin D1的改变可能是膀胱癌变的早期事件，扩增和过度表达对预后的意义尚未确定。cyclin D1异常也常见于外阴和宫颈鳞癌，在这些部位中，cyclin D1使pRB失活的方式似与HPV基因组相似2。在宫内膜癌中，CCND1扩增很罕见，但约40%的病例有cyclin D1过度表达，这也可用其他基因的作用来解释，此时cyclin D1与p53的相互作用似比与 pRB的更为重要。cyclin D1异常也是上皮性卵巢癌恶性演进中的重要事件，与c-ki-ras 表达呈很强的正相关性，但与c-erbB-2癌基因无相关性12。cyclin D1与Ras原癌基因的关系很重要，因为Ras失活导致cyclin D1蛋白减少，低磷酸化pRB积聚，G1期停滞。令人不解的是，cyclin D1扩增与雌激素的关系不如乳腺癌中的明显。8.肺癌：研究发现肺鳞癌的bcl-1扩增率比其他非小细胞癌高，并与恶性程度和高ki-67标记指数相关13。目前，各种研究对cyclin D1过度表达的预后意义看法尚不一致。9.皮肤恶性肿瘤：与正常皮肤和良性病损相比，cyclin D1蛋白在各种恶性皮肤肿瘤中的表达显着升高，包括鳞癌、黑色素瘤和恶性纤维组织细胞瘤等14。研究也提示cyclin D1与皮肤肿瘤发生过程有关。10.肉瘤：CCND1基因扩增仅在小部分肉瘤中有发现，但部分病例的cyclin D1蛋白过度表达可能是由突变蛋白的稳定性增强所致2。11.其他部位：中枢神经系统恶性肿瘤如恶性星形细胞瘤和胶质母细胞瘤，以及胃腺癌和胆囊鳞癌均发现有cyclin D1扩增和过度表达。只有少数人类肿瘤尚未进行cyclin D1的研究，包括垂体瘤、前列腺癌及多种造血系统恶性肿瘤等。它们中的某些可能也存在与cyclin D1的关系。由于cyclin D1与人类多种肿瘤存在相关性，一些作者将其推荐为又一个“年度分子”。四、结语cyclin D1在人类多种肿瘤中的作用说明了细胞周期改变在肿瘤发生中的重要性。cyclin D1不仅在肿瘤发病机制的研究中具有理论意义，还是诊断套细胞淋巴瘤的有用手段。在其他恶性肿瘤中，cyclin D1可为治疗提供重要的预后信息。将来，cyclin D1基因和(或)蛋白还可能在免疫治疗中占有一席之地。在此之前，研究人员需将该分子在肿瘤中的意义完全阐明。参考文献1Hunter T, Pines J. 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