高危型HPV E6、E7和人端粒酶逆转录酶在宫颈癌中的作用机制研究进展

高危型HPV E6、E7和人端粒酶逆转录酶在宫颈癌中的作用机制研究进展

莫凌昭, 赵红珂, 李菲

(广西医科大学附属肿瘤医院 妇科肿瘤二病区, 广西 南宁, 530021)

关键词:人乳头瘤病毒; 人染色体端粒酶逆转录酶; 宫颈癌

宫颈癌是全球范围内女性最常见的生殖系统恶性肿瘤之一。据国际癌症研究所统计，全球宫颈癌每年新发病例49.15万，其中亚洲、非洲及拉丁美洲等发展中国家发生率占83%, 而中国约占30%, 因此宫颈癌是严重危害中国妇女健康的“头号杀手”[1]。相关研究证实，人乳头瘤病毒(HPV)是宫颈癌的重要致病因素之一，相关统计显示, 90%宫颈癌患者合并HPV感染，以高危型HPV 16和18型为主[2-3]。高危型HPV的转化与E6、E7 蛋白密切相关[4]，而人端粒酶逆转录酶(hTERT)表达上调和肿瘤组织中端粒酶激活有关[5]。本文对高危型HPV E6、E7蛋白和hTERT在宫颈癌中作用机制做一综述。

1高危型HPV E6、E7和hTERT与宫颈癌

引起宫颈癌主要原因是持续性感染高危型HPV，主要包括HPV16、18、31、33、58型等，其中宫颈鳞状细胞癌发生与HPV 16型最为密切，宫颈腺癌以HPV 18型最易导致。HPV由无被膜的正20面体构成病毒壳体，是8 000 bp环状、双链、右手螺旋、嗜上皮性的DNA病毒[6], 其基因组由早期转录区(E-区)、晚期转录区(L-区)、长控制区(LCR)组成。其中E-区编码E1～E8等8个早期蛋白，其在参与病毒的复制、转录、翻译、调控和转化中发挥重要作用。HPV 16或18亚型的E6或HPV 16亚型的E7蛋白是诱导宫颈癌发生的主要抗原，E6和E7蛋白可以分别使肿瘤抑制p53和pRb蛋白失活[7]，并促进细胞周期和永生化。此外，E6和E7蛋白还能促进P联蛋白的核内堆积，并激活Wnt信号通路，导致肿瘤转移率增加[8]。

1.1　E6蛋白结构和宫颈癌

E6蛋白主要分布于宿主细胞的细胞核和细胞膜中。不同类型HPV的E6蛋白存在共同的色氨酸-x-x-色氨酸(Cys-x-x-Cys)锌指结构，这种结构与恶性转化作用、转录激活和细胞蛋白相互作用等密切相关。高危型HPV E6癌原蛋白主要是通过降解失活细胞内重要的抑癌基因p53, 从而影响细胞周期[9]。抑癌基因p53在细胞内能够有效地抑制细胞增殖和促进细胞凋亡。E6与p53结合后可促使p53的降解，影响细胞内多条信号途径，其中最主要的途径为：细胞周期G1/S期检验点的失活。感染高危型HPV E6的细胞可直接降解p53, 使累积了DNA损伤的细胞合成错误的识别纠正能力下降，导致错误基因结构不断积累，最终越过G1/S期检验点，细胞周期继续运转，细胞增殖加快，产生基因组不稳定性，最终导致肿瘤发生[10]。

1.2　E7蛋白的结构和宫颈癌

E7蛋白主要存在于宿主细胞的细胞质中。其主要是通过结合Rb蛋白的结合位点从而影响细胞周期的调控。高危型HPV E7最主要功能是破坏细胞周期调控机制，促使细胞过度增殖，促进细胞向永生化转变，导致宫颈癌的发生[11]。其作用方式: ① E7与周期素依赖性蛋白激酶(CDK)抑制分子结合，进行调控细胞周期; ② E7通过激活转录因子进而激活腺病毒E2基因(E2F)依赖性基因的表达。高危型HPV E7通过CR2区的保守序列LXCXE与抑癌基因pRb编码的pRb蛋白特异性结合后释放转录因子E2F, 促使细胞由G1期转入S期，进入下一个细胞周期[12]。pRb是参与控制细胞G1/S期检验点的重要调节因子。另一方面，其他调节细胞周期的蛋白如AP-1转录因子家族(包括c-Jun, JunB, C-Fos等)、P107, 以及CDK抑制蛋白P21wAH/Cipl和P27Kipl, E7还可以与其结合使之失活，从而上调细胞周期G1/S转换的基因，使DNA的复制增加，诱导细胞增殖。

1.3　hTERT结构和宫颈癌

最新研究证实，端粒酶主要由核心催化组分[端粒酶逆转录酶(hTERT)、包含DNA延长模板的端粒酶RNA(hTERC)、p65]和辅助因子组分(p75、p19、p45和Teb1蛋白组成)2大部分组成，而p50蛋白在两者中起桥梁作用[13]。hTERT是决定端粒酶活性的关键组成成分，正常人体细胞端粒酶活性很低，难以被检测到，而在超过90%的癌细胞和永生化细胞中端粒酶却呈高表达，如子宫内膜癌、大肠癌、肝癌、胃癌等[14]。端粒酶的激活可以抑制细胞凋亡和维持端粒的长度，从而维持肿瘤细胞的继续分裂、增殖，是细胞走向永生化的必要阶段，是肿瘤恶化的关键步骤。通过把hTERT的反义链导入肿瘤细胞后，可抑制端粒酶活性，促进细胞凋亡或生长停止[15]。有研究[16]认为，端粒酶的持续合成能力是通过染色体上一个高度复杂集中调节亚基在细胞内转运及染色体末端相互作用下调控通路。另外，Miller等[17]研究发现维持端粒酶的功能主要依赖于hTERT的激活，在细胞永生化过程中hTERT的激活可以引起Bmi1的生成和增加，是宫颈癌形成中的一个重要机制。

2高危型HPV E6、E7和hTERT在宫颈癌中表达相关性

2.1　宫颈癌中E6、E7表达相关研究

高危型HPV病毒基因组整合入正常细胞DNA的位点是处于重要的癌相关基因上下游[18]。高危型HPV基因组在整合入宿主DNA之前，常发生HPV E6、E7基因区断裂、丢失，却保留了完整的E6、E7基因下游区域，可使持续表达诱导细胞永生化[19]。Duensing等[20]研究发现，高危HPV16 E6、E7的细胞出现异常中心体，而低危型HPV16 E6、E7的细胞中则不出现。高危型HPV E6、E7蛋白共同作用诱导中心体异常，增加细胞基因组的不稳定性，导致多倍体细胞发生，促使细胞恶变。E6 和 E7 蛋白都能独立导致人类细胞发生永生化，且具有协同作用，使中心体复制与细胞周期解偶联，纺锤体功能受损，导致中心体数目变化，改变基因组完整性，促进细胞发生恶变和肿瘤的发展[21]。相关动物实验研究显示，在小鼠皮肤上皮基底细胞中转入HPV E6、E7基因，可产生皮肤肿瘤。葛静等[22]认为E7 蛋白可转化不同的人体上皮细胞，但E6蛋白只能转化为人乳腺上皮细胞和成纤维细胞，由此认为E7蛋白的转化能力强于E6蛋白，而E6癌基因可增强E7癌基因的上皮细胞转化能力，所以E7蛋白在肿瘤早期表达，也多在良性病变表达；E6蛋白多在肿瘤晚期表达，也多在恶性病变中表达。另外，从感染高危型HPV病毒发展为宫颈癌的过程中，HPV E6、E7蛋白通过抑制白细胞介素-18诱导产生干扰素-γ2，逃避免疫监视，促进细胞过度增殖，最终形成肿瘤[23]。

2.2　宫颈癌中E6和hTERT的相关研究

E6能够直接作用于hTERT, 与端粒发生相互作用。在不依赖hTERT mRNA的表达下, E6可直接介导hTERT基因增强人包皮成纤维细胞端粒酶的活性[24]。E6蛋白可通过LXXLL和PDZ黏合基序，介导与调节基因转录、细胞分化、增殖、凋亡以及染色体稳定的胞质蛋白相互作用[25]。然而，hTERT蛋白上有3个潜在LXXLL基序靶位点，为与E6蛋白直接结合提供了可能性[26]。Oh等[27]研究表明, HPVE6可通过cMyc和Sp1激活端粒酶，提示端粒酶激活与高危HPV感染相关。Goodwin等[28]也证实，HPV E6癌基因可通过激活hTERT的转录活性与自身E6蛋白结合，增加细胞端粒酶的活性。进一步研究表明，HPV16 E6能通过绑定激活myc基因，抑制hTERT的转录抑制因子激活hTERT启动子[29]。此外，E6AP参与了E6介导的端粒酶激活，其激活端粒酶的能力与其连接E6AP的能力相关[30]。还有研究显示，当HPV16 E6和E7共同表达时，可明显增强E6介导的hTERT转录能力[31]。

2.3　宫颈癌中E7和hTERT相关研究

Lee等[32]研究显示，当抑制宫颈癌细胞的HPV E7基因表达时，端粒酶的活性和hTERT mRNA表达明显受到抑制，表明HPV E7蛋白可诱导并维持宫颈癌细胞的端粒酶表达。端粒酶激活的关键因素是hTERT亚单位高表达，有研究将逆转录病毒作为载体，把hTERT转入乳腺上皮细胞和人的角质化细胞时发现端粒酶的活性呈高表达，但并没有发生恶化。而唯有HPV E7和hTERT两者协同表达后，细胞才能发生永生化，提示在细胞发生永生化中HPV E7和hTERT具有协同作用[33]。罗琼等[34]研究表明，从正常宫颈、宫颈上皮内瘤变(CIN)到宫颈癌发展过程中，癌前病变早期以E7蛋白表达较高，而在中晚期则以端粒酶的高表达为主，随病变恶性度加重，两者逐渐增加趋向一致。

2.4　宫颈癌中E6、E7、hTERT相关研究

RNA干扰技术是通过双链RNA产生特异性序列的转录后基因沉默，在哺乳动物细胞内可高效特异地剔除或关闭特定基因的表达。当干扰整合HPV DNA的永生化细胞和宫颈癌细胞的HPV E6、E7基因表达时，结果发现hTERT mRNA表达和端粒酶的活性显著降低，提示在宫颈癌的发展中，HPV感染和端粒酶的激活密切相关。E6、E7整合入宿主细胞DNA内可促进hTERT基因的不稳定性，进而引起hTERT基因扩增，并维持这些细胞的端粒酶表达。Van等[35]指出，随着宫颈病变程度的加重，高危型HPV E6、E7蛋白和端粒酶的阳性表达率及表达强度也逐渐增加，提示三者间相互作用，促进细胞永生化进而转变为恶性，发展成宫颈癌。E6可通过联合两个基因结合位点(Spl和myc)介导hTERT的转录，同时E7又能增强E6的介导作用，帮助细胞度过危相期进入永生化阶段。

3展望

随着现代医学不断地发展和实验方法的逐渐完善，以及基因技术及蛋白质组学技术的应用，临床对高危型HPV E6、E7及hTERT在宫颈癌的作用机理有了进一步的了解。更重要的是，弄清这些环节为宫颈癌基因诊断、基因治疗及判断预后的可行性奠定了重要的理论基础。

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综述

通信作者:李菲, E-mail: molingzhao@hotmail.com

基金项目:广西壮族自治区自然科学基金项目(2013GXNSFAAO19254)

收稿日期:2014-06-20

中图分类号:R 737.33

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2015)07-167-03DOI: 10.7619/jcmp.201507057