垂体瘤转化基因与肺癌
【摘要】 垂体肿瘤转化基因是于1997年被分离出的一种肿瘤转化基因, 在多种肿瘤组织内有高表达，具有反转录、诱导细胞转化、抑制姐妹染色单体分离及诱导细胞凋亡和染色体非整倍体性等功能。研究证明PTTG在肺癌组织中可有高表达，且其高表达与肺癌的发生关系密切，有望成为肺癌基因新的靶位点。
【关键词】 肺肿瘤 癌基因 垂体肿瘤转化基因
1 PTTG生物学特征
1997年，Lin Pei等从大鼠垂体肿瘤细胞系GH4中分离出的mRNA，构建了一个cDNA文库，用396bpDNA片段作探针，从cDNA文库中分离出一条长约974bp的cDNA克隆，命名为PTTG。该片段编码由199个氨基酸组成的相对分子量为25×103的蛋白质。随后，从人Ｔ细胞淋巴瘤瘤细胞系Jurkat细胞、人胚胎肝细胞中克隆出了大鼠PTTG相应的cDNA，称为人PTTG（hPTTG）。Bezant TR和Chen等进一步研究证明hPTTG是一个至少含有3个成员的基因家族。该基因位于5号染色体长臂5q33，5q区与多种复发性肿瘤异常有关。
大多数正常成人组织中，PTTG只有弱表达甚至检测不到，而在所有被研究的肿瘤细胞(包括肺癌、乳腺癌、肝癌、垂体肿瘤等)和肿瘤细胞系(包括淋巴细胞系、骨髓细胞系、上皮细胞系等)中都有高表达。且研究发现在多种正常增生性组织和肿瘤组织中存在hPTTG1、 hPTTG2及hPTTG3差异性表达，肿瘤组织以hPTTG1表达增加为主，hPTTG1在肿瘤发生发展中起着关键性作用。
hPTTG蛋白是一种细胞周期依赖性癌基因，在有丝分裂期hPTTG表达水平最高。采用Westernblot、原位杂交、免疫组织化学等技术进一步研究PTTG在细胞内的分布，发现PTTG主要定位于细胞质，但也有部分定位于细胞核。
2 PTTG在肿瘤发生中的作用
2.1 PTTG基因高表达的机制
恶性肿瘤细胞系中，PTTG cDNA的序列分析未发现有活性突变，对正常结肠和结肠肿瘤中PTTG全部编码区进行序列分析，显示其与野生型PTTG序列无差别，说明PTTG是通过升高表达水平而产生致瘤作用。据推测可能是基因调控区的突变而引起对PTTG调控失常，从而导致PTTG高表达。在PTTG的5′端区存在调控序列，包括1个cAMP反应元件(CRE )和1个PEA 3结合区，3个SP-GC盒结合区序列，3个AP1和一个AP2结合序列及一个胰岛素反应元件(NFI)序列。PEA3具有强辅致癌物佛波醇酯的功能。SP1是一个普遍存在的与GC盒序列结合的反式激活子，并能调控一系列看家基因转录,在缺乏TATA盒启动子的模型中，SP1已被证实能通过影响一种有活性的转录起始复合物合成来介导转录起始，因此，SP1结合位点在调控PTTG中发挥着很重要作用。Clem AL等[1]进一步研究也表明Sp1对于肿瘤中PTTG表达的转录调节具有重要作用。
2.2 PTTG与细胞转化
有研究显示PTTG在无其他辅助癌基因的参与下即能引起细胞转化。进一步研究发现，表达PTTG的3T3细胞能促进bFGF转录和分泌，推测PTTG可能通过FGF家族发挥作用。PTTG蛋白中PXXP区域对PTTG介导的细胞转化活性非常重要，它是SH3潜在结合位点，而SH3又是细胞内小G蛋白重要的信号转导介质。PXXP区域内的点突变(p163A，p170L，p172A和p173L)可导致PTTG丧失诱导细胞转化，肿瘤形成和促进bFGF产生能力，但是仍有PTTGmRNA和蛋白质表达，推测PTTG可能通过SH3介导的细胞内信号转导途径发挥作用。Boelaert K等[2]研究表明PXXP结构和磷酸化有可能对PTTG在体外的不同活性产生独立而又关键的影响。他们认为磷酸化可能调节PTTG影响细胞增殖和转化的能力。Pei认为PTTG可通过激活癌基因c-myc而引起细胞转化和肿瘤形成。
2.3 PTTG基因的反式激活作用
Chien等利用酵母2-杂交筛选等技术发现了一种新蛋白质，称为PTTG结合因子（PBF），其在体内体外均可特异性地与PTTG结合，促进PTTG向核内移位及加强其反式激活功能。Pei等进一步研究发现MAPK使PXXP花图结构域中的Ser162磷酸化，促使PTTG由细胞质向细胞核转位，并进而促进PTTG转录激活bFGF。Ishikawa等通过实验证明PTTG可能通过对bFGF的转录激活作用来促进肿瘤的血管生成和肿瘤形成。MAPK磷酸化及MAPKK与PTTG相互作用不仅能增强PTTG反式激活功能，也能促进PTTG表达蛋白移位至核内，PTTG表达蛋白在转录起始位点附近与c-myc结合，从而激活c-myc转录，c-myc蛋白过度表达可促进细胞转化及多种肿瘤发生。因此，PTTG也可能通过反式激活作用激活原癌基因，生长因子等间接致癌。
2.4 PTTG抑制姐妹染色单体分离
PTTG作为人类封闭素（Securin）可以粘附于分裂酶(separase/ESP1)，抑制姐妹染色单体分离，破坏细胞分裂，导致染色体不稳定。ESP1（estradiol-stimulated protein 1）是目前惟一能促使姐妹染色单体分离的基因，用RNAi的方法干扰Hela细胞的ESP1后导致细胞变成多倍体细胞，引起细胞凋亡[3]。罗勇军等[4]准确检测了ESP1与PTTG在A549、SPC-A-1和MRC-5细胞S和G2/M的表达变化,提示肿瘤细胞的染色体非整倍体性与PTTG的表达增高有关，说明细胞中姐妹染色体的分离主要依靠于ＥＳＰ1在Ｇ2/Ｍ期被激活，而导致姐妹染色体的分离。推测PTTG诱导肿瘤形成是由于姐妹染色单体不能正常分离，导致非整倍体的形成，进一步发展成为肿瘤。
2.5 PTTG诱导细胞凋亡和染色体非整倍体性双重作用
目前结果[5~7]表明PTTG过度表达可引起p53依赖性和p53非依赖性细胞凋亡，而在p53缺乏情况下，PTTG仍可导致细胞非整倍体形成并可促进遗传的不稳定性。PTTG这种既能导致细胞凋亡，又能引起细胞非整倍体形成的双重作用是独特的，是PTTG诱导肿瘤形成的一种可能机制。
3 PTTG与肺癌的关系
自PTTG发现以来，有关PTTG与肿瘤的研究日益增多。众多研究结果显示[8~13]，PTTG在垂体瘤、肺癌、乳腺癌、甲状腺癌及其它消化道肿瘤等肿瘤组织中均有较高的表达，且与肿瘤的发生发展关系密切，并可能具有预后判断与指导辅助治疗的作用。
Honda S等[10]对已知p53状况的原发性非小细胞肺癌中PTTG与抑制染色体分离及影响bFGF表达的情况进行了研究，结果显示肺癌组织中的PTTG mRNA平均相对值1.46，明显高于正常肺组织的平均相对值（0.88），差异具有统计学意义。无论p53状况如何，PTTG的平均相对值与tCINs或bFGF的免疫反应性均无关。尽管PTTG对tCINs和bFGF的产生并不是惟一因素，证据表明过度表达的PTTG在原发性非小细胞肺癌的发生发展中起重要作用。孙少萍等[14]研究显示PTTG与c-myc在肺癌中的表达呈明显的正相关，提示两者在肺癌的发生发展中可能存在协同作用，但其详细机制还需进一步研究。邓国敏等[15]研究证实PTTG在肺癌组织尤其是肺腺癌中表达上调，提示该基因对肺癌的发生、发展起重要作用，同时认为PTTG基因有望成为肺癌基因治疗新的靶位点。
而Mu YM等[16]应用从人垂体肿瘤中克隆出的hPTTG稳定转染Hela细胞和肺癌A549细胞系进行体外同位素标记，结果显示，hPTTG的过表达显著抑制两种细胞系的由黏附细胞生长特性所决定的克隆形成，其对A549细胞生长的抑制效应与p21的激活关系密切，而对Hela细胞则未发现这一表现。这些结果显示过度表达的hPTTG抑制细胞生长是通过p21依赖及p21非依赖等不同机制实现的。
最近，Rehfeld N等[17]用免疫组化方法检测了与肺癌组织学亚型相关的PTTG1表达的作用，结果显示，小细胞肺癌中PTTG1的高表达与病人改善预后有关，而在非小细胞肺癌中PTTG1的高表达与明显缩短的生存期、晚期淋巴结转移及远处转移有关。这些结果强调PTTG1高表达在肺癌的生物学中有重要作用，其作用在小细胞肺癌与非小细胞肺癌中不同。因此，我们需要进一步研究了解PTTG1在不同肺癌亚型中的不同作用途径。
为了更好地理解PTTG在维持肺癌表型中的作用，Karkar SS等[18]使用RNA干扰直接抑制PTTG，他们用PTTG siRNA转染H1299细胞后发现，与未转染细胞或者转染对照siRNA的细胞相比，前者的PTTGmRNA在24h~48h内几乎完全缺失。蛋白印迹分析显示转染组中PTTG蛋白在48h内减少了几乎60%。进一步的体内外实验表明，转染组中集落形成明显减少，将PTTG siRNA转染的H1299细胞注入小鼠体内后肿瘤的生长明显受到了抑制。转染组的H1299肿瘤中可以见到PTTG与Ki67、bFGF、CD34一样受到抑制。因此，他们得出结论，通过PTTGsiRNA减少PTTG表达可抑制体内外肿瘤的生长。
PTTG基因是一种强有力的肿瘤转化基因，与大多数肿瘤的发生有密切关系，然而PTTG基因的研究中仍有许多问题需要解决，其高表达与肺癌的关系还有待更深入的研究。
陈刚等[19]将重组体pcDNA3.1-PTTG片段可作为一种新的工具，并提供一种可选择的以PTTG为靶点的反义基因疗法。窦国睿等[20]利用反义PTTGcDNA转染增加了胆囊癌对化疗的敏感性，为改善胆囊癌化疗疗效提供新的途径。因而PTTG可能成为肿瘤基因的新靶点。
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