结肠癌中相关锌指蛋白的研究进展

艾廉杰 综述 朴大勋 审校

结肠癌是发生于结肠部位的消化道恶性肿瘤，被公认为全球最常见的恶性肿瘤之一[1]。Siegel等[2]在2017年公布的数据显示，美国结肠癌的发病率和死亡率几十年来一直在下降，但每年仍有新增结肠癌患者约14万，死于该疾病患者约5万；Chen等[3]在2016年调查的数据表明，结肠癌在中国的发病率和死亡率居高不下，且近年来均保持上升趋势，严重威胁人类健康。近年来，锌指蛋白家族成员在结肠癌的分子调控过程中崭露头角。有大量研究证明，多种锌指蛋白在结肠癌中异常表达，与结肠癌的发生、发展以及预后关系密切。同时通过对结肠癌中相关锌指蛋白的研究，有助于探寻结肠癌靶向治疗的新靶点。因此本文就近年来锌指蛋白与结肠癌相关性的研究进展做一综述。

1 锌指蛋白的结构与生物学功能

锌指结构是由多个半胱氨酸和(或)组氨酸组成，之后结合Zn2+，通过自主折叠而形成稳定的四面体结构，因形似“手指”被称为锌指结构，此结构最初由Miller在非洲爪蟾卵母细胞转录因子中发现，随着研究的持续深入，人们在动物、植物、微生物中发现大量含有锌指结构的蛋白质，并将这些蛋白质统称为锌指蛋白，但不同种属中典型锌指的数目和相邻锌指间连接的长度大有不同。根据锌指结构序列和功能的不同，Berg等将锌指蛋白分为9大类别，即C2H2型、C2HC型、指环型(C3HC4)、LIM 型(C2HC5)、CH3型、C4HC3型、C4型、C6型、C8型。

锌指蛋白由于其特殊的指状结构，在识别与结合DNA、RNA等序列以及相关锌指蛋白上作用显著，从而可干预转录过程中基因的表达水平。有研究表明人类基因组中有近1%的序列编码是含有锌指结构的蛋白质，作为人类体内重要的转录因子，锌指蛋白广泛参与各种重要的生物学活动如增殖分化、代谢调节、信号转导等，同时在肿瘤的发生发展中其作用也不可忽视。近年来随着锌指蛋白研究的不断拓展，人们充分意识到锌指蛋白在肿瘤预防、诊断、治疗中的重要意义。多种癌症都开展了相关锌指蛋白的研究，结肠癌也位列其中。

2 与结肠癌相关的锌指蛋白

2.1 锌指蛋白217

锌指蛋白217(ZNF217)是锌指转录因子的家族成员之一，是染色体20q13.2 区域内最重要的基因，因与乳腺癌关系密切而被发现，之后的研究证明ZNF217与其他恶性肿瘤如胃癌[4]、前列腺癌[5]的发生发展也密切相关。秦豫培等[6]的研究显示，ZNF217在结肠癌中呈现过表达，使结肠癌细胞的侵袭和转移能力得到不同程度加强。Zhang等[7]研究发现，与癌旁组织相比，癌组织中ZNF217表达水平明显上调，且与肿瘤大小、有无淋巴结转移及分期关系密切。此外，该研究还发现敲除结肠癌细胞系中ZNF217，使其表达水平下调，可抑制结肠癌细胞的侵袭和转移。但这两组实验人员对ZNF217与肿瘤大小之间相关性的研究结果略有分歧，秦豫培等的研究显示ZNF217的表达水平对肿瘤大小的影响不具有统计学意义，Zhang等研究则表明ZNF217的表达水平越高，肿瘤体积越大，这可能是选择了不同的分析方法引起的，二者的关系仍有待进一步证实。目前普遍认为钙黏蛋白减少、上皮间质转化是癌症转移的机制之一，有研究证实ZNF217 可抑制钙黏蛋白的表达、加速上皮间质转化的发生，从而促进肿瘤细胞的转移[8]。还有研究发现20q13.2区段在结肠癌肝转移的组织标本中扩增明显，间接证明ZNF217(20q13.2区段内的主要基因)在结肠癌肝转移中表达上调[9]。所以ZNF217很可能在结肠癌的侵袭、转移中发挥重要的作用。然而关于ZNF217的异常表达是否会影响结肠癌患者的生存及预后，研究尚不充分，仍需要继续探讨。

2.2 Kruppel样因子12

Krüppel样因子12(KLF12)是Krüppel样转录因子(Krüppel-like factor，KLF)家族成员之一，该家族成员是一类与真核细胞转录调控密切相关的锌指蛋白，主要参与脂代谢、子宫内膜间质细胞蜕膜化等生理过程[10-11]，同时也参与细胞增殖[12]、侵袭[13]等肿瘤相关的生物学活动。研究发现KLF12在食管癌[14]、胃癌[13]的增殖、侵袭及转移中发挥了重要作用。Kim 等[15]发现结肠癌细胞被稳定转染 KLF12后，细胞增殖活性加强，致瘤作用提升，相反用shRNA干扰 KLF12 转染后，结肠癌细胞增殖活性减弱，致瘤作用降低；同时在结直肠癌患者的队列研究中发现，在 mRNA 水平上KLF12 的表达与 EGR1 相关；二者共同影响结直肠癌患者的生存及预后，即KLF12 或EGR1 高表达的患者无病生存期较短、预后较差，KLF12 和EGR1均高表达的患者无病生存期最短、预后最差。所以KLF12与结肠癌关系密切，有持续研究的价值。

2.3 锌指蛋白36

锌指蛋白36(ZFP36，也称TTP)是RNA结合蛋白TIS11家族的成员之一，是即刻早期反应基因所表达的蛋白。在细胞通路的调控中，TTP扮演着转录因子的重要角色，发挥着抑制功能，其已被证实在多种癌症中呈低表达。有报道指出[16]，IL-23炎性因子过表达可促进结肠癌的发生，结肠癌细胞系(CT26)中的IL-23 mRNA的稳定性以及IL-23的表达与TTP和RNA结合蛋白人抗原R(HuR)密切相关，TTP过表达可以抑制IL-23的表达，相反抑制TTP表达可促进IL-23的表达，同时结肠癌细胞系(CT26)中的TTP表达下调或缺失，可明显增加HuR的表达，HuR可进一步增加IL-23 mRNA的稳定性，促进结肠癌的发生。有研究发现[17]，紧密连接蛋白1(Claudin-1)在结肠癌中表达上调，且其表达水平受HuR和TTP调节，即在结肠癌细胞中减少HuR对Claudin-1的结合，增加TTP对Claudin-1的结合，可明显降低Claudin-1 mRNA的稳定性以及Claudin-1的表达，从而抑制结肠癌细胞的增殖。还有研究报告指出，TTP的磷酸化可降低其自身表达，从而导致血管内皮生长因子表达增高，促进肿瘤血管生成[18]；TTP的表达水平与环氧化酶2(COX-2)的表达呈相反趋势，COX-2表达与结肠癌患者的预后呈负相关，所以TTP与结肠癌患者的生存及预后密不可分[19]。

2.4 髓样锌指蛋白1

髓样锌指蛋白1(MZF1)属于扫描锌指蛋白(Scan-zf)家族之一[20]，位于染色体19q13.43区域。MZF1作为转录因子，其中的扫描结构域可与载体结合，从而增强相应载体依赖性基因的表达，同时该结构域也可介导蛋白质与蛋白质的相互作用[21]。MZF-1在原始造血细胞中第一次被人类发觉；也是在骨髓造血系统中第一次被考虑与恶性肿瘤相关。随着研究的不断深入，癌症基因组图谱网站(TCGA)提到MZF1在许多恶性肿瘤中都出现了不同程度的异常表达。Mudduluru等[22]发现，受体酪氨酸激酶(Axl)过表达可诱导肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭，并在不同肿瘤组织中高表达。而MZF1在结肠癌细胞系(Rko，SW480)中可以通过对Axl的活化来诱导结肠癌细胞的增殖、体内转移和侵袭的发生，从而表明MZF1表达水平异常能够导致结肠癌的发生发展。Deng等[23]的研究结论指出，磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/AKT途径的激活在多种人类癌症的发展中起关键作用，p55PIK是IA类磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的调节亚基，而p55PIK 由 MZF1 转录激活，从而间接证明MZF1可加强结肠癌细胞的成瘤能力。但也有相关研究提出舒林酸硫化物通过上调MZF1诱导DR5(TRAIL的受体)的表达，使癌细胞对TRAIL诱导的细胞凋亡敏感，从而加速结肠癌细胞的凋亡[24]。所以MZF1在结肠癌中既有致癌作用又有抑癌作用。

2.5 ZKSCAN3

ZKSCAN3(Zinc finger with KRAB and SCAN domains 3，也称ZNF306或ZNF309)是锌指转录因子的家族成员之一，位于染色体6p22.1区域，由KRAB结构域(Krüppel-associated box)、SCAN结构域(SRE-ZBP，Ctfin51，AW-1，Zn F20)及多个外显子构成，参与调控人体内多种生理活动[25-28]，同时与多种恶性肿瘤的发生发展关系密切[29]。在侵袭性结直肠癌中ZKSCAN3的扩增和过表达被首次提出，研究者发现敲除ZKSCAN3的结直肠癌细胞抑制不依赖贴壁的生长和原位肿瘤生长，而ZKSCAN3过表达则发挥相反的作用[30]。研究人员又采用无偏倚的筛选方法来鉴定ZKSCAN3的DNA结合位点和下游靶标，确定了影响增殖生长、细胞迁移、血管生成和蛋白水解的候选靶基因，并证实ZKSCAN3可转录激活整合素β4和血管内皮生长因子，且二者均参与结直肠肿瘤的发生[31]。因此ZKSCAN3在结肠癌的治疗中具有广阔的研究前景。

2.6 锌指蛋白692

锌指蛋白692(ZNF692)是锌指转录因子的家族成员之一，位于染色体1q44区域，可与磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)启动子元件结合[32]。最近的研究表明，ZNF 692参与多种恶性肿瘤的相关事件，很可能是潜在的癌基因[33-35]。通过对癌症基因组图谱网站(TCGA)数据库的分析，发现ZNF692也是结肠癌的相关基因。数据库的数据显示，在mRNA水平上，结肠癌及癌旁组织中ZNF692存在明显的差异性表达；同时数据库也指出，ZNF692表达水平对结肠腺癌患者生存时间的影响有统计学意义。这两组数据库的数据意味着ZNF692与结肠腺癌的增殖、转移侵袭以及结肠腺癌患者的预后存在密切关系。但在蛋白水平及临床水平上，二者相关性的研究无明确报道，仍需积极的探索与论证。

3小结与展望

锌指蛋白作为转录因子中的一个大家族，广泛参与了人类体内的各种生物学进程，尤其是在基因表达调控方面具有重要作用，使锌指蛋白在结肠恶性肿瘤的诊断、治疗等领域彰显出巨大的潜力。近年来，随着越来越多的锌指蛋白被发现，以及对锌指蛋白功能研究的更加深入，锌指蛋白在结肠癌中调节转录、控制基因表达的特性已经得到了广泛的证实与认可；用锌指蛋白作为工具，调控哺乳动物特定基因表达的相关体外实验也取得了很大的进展。但是就目前国内外研究现状来看，在结肠癌中还有许多锌指蛋白和其作用机制尚未完全明了，锌指蛋白能否作为结肠癌治疗新靶点的问题也尚未明确，这些都有待于进一步的研究与探索。