硫氧还蛋白结合蛋白2与肿瘤的关系.docx

1、硫氧还蛋白结合蛋白2与肿瘤的关系硫氧还蛋白结合蛋白-2与肿瘤的关系【关键词】 硫氧还蛋白结合蛋白-2;硫氧还蛋白;肿瘤;细胞周期尽管目前研究肿瘤的报导很多，肿瘤发病的分子机制仍不清楚。硫氧还蛋白结合蛋白-2 (TRX-binding protein-2，TBP-2)又被称为维生素D3上调蛋白1(Vitamin D3 up-regulated protein 1，VDUP1)或硫氧还蛋白相互作用蛋白(Thioredoxin-interacting protein，Txnip)，它与硫氧还蛋白(thioredoxin，TRX)的活性部位结合，抑制其活性，除了参与多种氧化应激反应，还具有多种生物学功

2、能。最近的研究显示：TBP-2与肿瘤密切相关，有些肿瘤组织中，TBP-2表达降低或缺失。TBP-2表达增高时，细胞周期停滞，肿瘤细胞繁殖受到抑制。因此，它已成为近年肿瘤研究的重要靶点。1硫氧还蛋白结合蛋白-2与硫氧还蛋白1.1TRXTRX分子量12 kD，高度保守，在各种细胞和组织存在。TRX、TRX还原酶(TRX reductase，TrxR)和还原型烟酰胺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)组成TRX系统。TRX依赖NADPH和TrxR还原二硫键、清除活性氧自由基，维持细胞内氧化还原状态1。TSX还可以调节转录因子与DNA的结合活性，如核转录因子-B(nuclear factor appaB，N

3、F-B)，糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor)，活化蛋白-1(activate protein-1，AP-1)，p53等2，3。它可以抑制p38和凋亡信号调节激酶1(apoptosis signal-regulating kinase 1，ASK-1的)的活性，从而具有抑制细胞凋亡的作用4。TRX在肺癌、子宫颈癌、胰腺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌等癌症组织中表达增高，并且表达水平与肿瘤生长呈正相关。淋巴细胞、肝细胞、成纤维细胞及多种癌细胞分泌TRX，诱导其自身生长。此外，TRX 还与抗癌药物的耐药性有关。例如，TRX高表达的成人T细胞白血病细胞、人肝癌细胞分别表现出对抗癌

4、药物的耐药性; TRX反义表达质粒转染细胞使细胞内TRX降低，膀胱癌和前列腺癌细胞对丝裂霉素C 的耐药性也减少5。这些均说明TRX与肿瘤生长及肿瘤细胞的凋亡密切相关。1.2TBP-2TBP-2又称为VDUP1或Txnip，分子量为46 kD。TBP-2与TRX活性区的两个半胱氨酸残基结合，抑制TRX的活性，例如，TBP-2高表达时TRX活性降低近50%，因此，某种程度上它是TRX负调控因子。有趣的是，TBP-2高表达时TrxR活性也降低，进一步导致TRX还原作用降低68。就分布而言，TBP-2广泛存在于多种组织中，如脑组织、肾上腺、心脏、肺组织、胸腺、脾脏、睾丸、骨骼肌、肾脏、肝脏、乳腺、卵巢

5、等，它在肺组织中表达量相对较高9，而在脑组织和肝脏中表达量相对较低10。TBP-2主要存在于细胞质和细胞核中，但细胞培养条件不同时，TBP-2在细胞内分布不同。细胞密度低时，TBP-2存在于细胞质和细胞核中，而当细胞的密度高时，TBP-2则主要存在于细胞核中6。TBP-2的表达在多种条件下改变，例如，H2O2、射线、UV、生长抑制剂、热刺激、抗癌药、低血清均诱导细胞中TBP-2表达11。1.3TBP-2与TRX的相互作用最初发现TBP-2是由于TBP-2与TRX的活性位点结合，这意味着TBP-2活性与氧化还原有关。增殖相关基因(proliferation-associated gene，PAG

6、) 又称过氧化物酶1(peroxiredoxin I)。它是硫醇基特异性抗氧化剂，可以抑制由神经酰胺及无血清培养诱导的细胞凋亡，并具有促进细胞繁殖的作用。当细胞中存在TRX时，PAG作为中间电子供体还原H2O2。但当细胞中TBP-2高表达时，PAG与TRX之间的作用减少近60%，此时细胞易受氧化应激损伤而发生凋亡9。ASK-1是c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)和p38-分裂素活动蛋白质激酶(MAPK)激活因子，在氧化应激诱导的细胞凋亡中起关键作用。TBP-2表达增加会竞争性抑制TRX与ASK-1的结合，从而使ASK-1从TRX分离，ASK-1得到

7、活化，最终导致细胞凋亡9。因此，TBP-2不仅参与细胞氧化还原的调节，而且在细胞凋亡过程中起重要的作用。2TBP-2与肿瘤的相关性临床研究提示TBP-2在肿瘤组织中表达减少或者缺失8。并且，TBP-2高表达的癌细胞表现出细胞周期滞留，生长缓慢。提示了TBP-2表达与肿瘤发生密切相关。2.1TBP-2与肿瘤发生在人类T细胞白血病I型病毒(Human T-cell leukemia virus type I，HTLV-I)转染的白细胞介素-2( IL-2)非依赖型T细胞中，TBP-2表达降低，这说明TBP-2与T细胞生长及白血病形成密切相关12。 Sheth等人研究表明，TBP-2基因突变的肝细胞

8、癌变率明显增高，在TBP-2缺失的雄性小鼠中40%最终发展为肝癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)，这些研究结果表明TBP-2基因突变或缺失能引起肝细胞肿瘤，进一步揭示了HCC发生的分子机制13。在N-甲基亚硝基脲(N-methyl-N-nitrosourea，MNU)静脉注射雌鼠形成雌激素依赖的乳腺瘤中，TBP-2表达减少，在这种情况下肿瘤发生与雌激素无关10。Han SH等人对乳腺癌、肺癌、胃癌三种典型性恶性肿瘤进行了研究，在这三种正常组织中TBP-2均高表达，而在这些癌变组织中TBP-2表达减少或者缺失。本课题组最近的研究结果：在乳腺癌病人中，癌症组织中TBP-

9、2的表达比周边正常组织明显降低(文章待发表)。转化生长因子-1(Transforming growth factor-1，TGF-1)具有促进癌细胞转化抑制肿瘤细胞生长的作用，TGF-1刺激胃癌细胞株(SNU-16和SNU-620)后，细胞中TBP-2表达增高，细胞增殖随药物作用时间延长而减少6。这些研究表明，TBP-2不仅与肿瘤的发生有关，而且，在抗癌药物中发挥着重要的作用。2.2TBP-2与细胞凋亡神经酰胺通过诱导ASK-1调节p38-MAPK及JNK磷酸化，并激活细胞内质网应激，诱导JurkatT细胞凋亡，然而，当细胞中TBP-2表达缺失后，ASK-1活性降低，细胞凋亡减少9。 Chen

10、等人研究发现TBP-2表达缺失小鼠表现为低血糖和细胞团块增加，并且由糖尿病导致的细胞凋亡随之减少。有趣的是，在细胞中TBP-2缺失活化了Akt/Bcl-2xL信号通路，由线粒体诱导的细胞凋亡途径降低，因此，抑制糖尿病的发生14，15。Billirt等人用过氧化物酶体增殖物激活受体激动剂GW929，刺激人巨噬细胞(HMDM)发现细胞中TRX表达降低，TBP-2表达升高，在使用干扰RNA减少TBP-2表达后，细胞中BAX与BCL-2比值降低，caspase-3活性随之减少16。这些实验结果均表明，TBP-2与p38-MAPK和JNK Akt/Bcl-2xL等途径诱导的细胞凋亡密切相关。2.3TBP

11、-2与细胞周期在高密度或无血清条件下培养细胞时，TBP-2启动子活性增强，细胞中TBP-2表达增高，细胞周期滞留在G0-G1期。然而，转染TBP-2的细胞中 sub-G1部分并不增多，单独TBP-2高表达不能诱导细胞凋亡。 而TBP-2高表达却抑制了细胞周期素A2(Cyclin A2)的活性。 说明TBP-2通过抑制细胞周期调节细胞生长6。Cyclin A2是细胞进入S期的必须蛋白质，当细胞进入G1-S期时Cyclin A2的表达量开始逐渐升高直到G2-M期为止17。辅抑制蛋白，如：早幼粒细胞白血病锌指蛋白 (Promyelocytic leukemia zinc-finger，PLZF)、胱

12、氨酸贫血锌指蛋白( Fanconi anemiazinc-finger，FAZF)、组蛋白乙酰基转移酶1蛋白( histone deacetylase1，HDAC1)等可以抑制Cyclin A2启动子活性，进一步抑制Cyclin A2表达18。Han等证实，TBP-2与辅抑制蛋白结合，是辅抑制蛋白的一部分。当它与辅抑制蛋白相互作用时，辅抑制蛋白活性增强，细胞周期滞留在G0G1期6。TBP-2表达与Cyclin A2启动子活性密切相关，它从某种程度上间接抑制了Cyclin A2活性从而影响细胞周期。p27kip1为细胞周期依赖激酶抑制剂，它能有效拮抗CyclinA周期素依赖蛋白激酶(CDK)系统

13、，阻断细胞G1-S期转换。细胞中p27kip1与P53协同作用抑制肿瘤细胞生长19。在恶性肿瘤细胞中，p27kip1表达明显减少20。Tomoda等人实验证明,Jun活化结构域结合蛋白1(JAB1)诱导p27kip1从细胞核转移至细胞质21，肿瘤发生与细胞质中p27kip1高表达密切相关22。TBP-2通过羧基(COOH)与JAB1结合，抑制JAB1诱导的p27kip1转移，增加p27kip1在细胞核的稳定性23，从而最终导致p27kip1抑制细胞周期由G1期向S期的转化。TBP-2诱导细胞周期滞留还同细胞周期依赖激酶p16有关，在转染TBP-2的细胞，TBP-2表达增加，细胞中p16表达亦随

14、之增加，p16结合并抑制CDK4和CDK6对Rb蛋白的磷酸化作用，Rb蛋白磷酸化作用减少，细胞周期滞留在G1S期12。2.4TBP-2与细胞分化用TGF-1或1,25-羟基维生素D31,25(OH)2D3刺激人急性早幼粒细胞白血病细胞株(HL)-60白血病细胞，细胞分化标志物CD14表达量升高，细胞分化。同时，TBP-2表达明显升高,细胞生长停滞。为了证实TBP-2表达升高在细胞分化中的作用，单独转染TBP-2到HL-60白血病细胞中，高表达的TBP-2不影响细胞分化标志物CD14的表达及HL-60白血病细胞的分化。 因此，该研究结果表明TBP-2是通过抑制细胞生长而发挥抗肿瘤的活性6。然而，

15、Lee KN研究报道：在TBP-2缺失小鼠中T细胞和B细胞的分化没有受到影响，而自然杀伤细胞(natural killer，NK)细胞分化标志物CD122的表达降低，NK细胞的数目及活性也随之减少，并且NK细胞抑制肿瘤的作用受到抑制24，这说明TBP-2 在NK细胞分化和和抗肿瘤的功能中起重要的作用。因此，TBP-2还可能通过调节免疫细胞分化而起到抗肿瘤的作用。3结论近年来随着对TBP-2研究的逐步深入，发现TBP-2不仅参与氧化还原反应，而且与细胞生长、分化、凋亡密切相关。它可以通过抑制TRX的活性，促进肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞周期等，调节免疫细胞分化等在肿瘤的发生和生长过程中起重要作用，

16、因此，它将会成为抗肿瘤治疗过程中一个重要靶点。TBP-2诱导物将会成为有效治疗的方法。【参考文献】 1Holmgren A.Thioredoxin structure mechanism:Conformational changes on oxidationof the active-site sulfhydryls to a disulfideJ.Structure,1995;3(3)：239-43.2Hirota K，Murata M，Sachi Y，et al.Distinct roles of thioredoxin in the cytoplasm and in the nucleus.A two-step mechanism of redox regulatio