Runx3與胃癌的研究現(xiàn)狀

Runx3與胃癌的研究現(xiàn)狀【摘要】目的探討Runx3抑癌基因與胃癌的發(fā)生發(fā)展的關(guān)系及其在胃癌中沉默機制。方法在PubMed上檢索有關(guān)文獻并綜述。結(jié)果Runx3抑癌基因的失活與胃癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，啟動子過甲基化和雜合缺失是其基因沉默的主要機制。結(jié)論為胃癌等惡性腫瘤的診療提供新的策略和方案。

【關(guān)鍵詞】胃腫瘤；抑癌基因；Runx3

Runx3基因是一個腫瘤抑制基因，其功能缺失與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。自2002年日本學者Li等［1］首先報道Runx3有調(diào)節(jié)胃上皮細胞的增生與凋亡平衡的作用以來，Runx3與胃癌發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)研究已成為胃癌研究領(lǐng)域的熱點。現(xiàn)對Runx3與胃癌的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1Runx3基因、蛋白結(jié)構(gòu)及其功能

Runx3來自Runt結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子，是轉(zhuǎn)錄因子Runx家族成員之一，Runt區(qū)域轉(zhuǎn)錄因子也稱PEBP2/CBF，是TGF-β超家族信號重要的靶目標，在哺乳動物生長過程中扮演重要角色。該基因家族在哺乳動物有3個成員Runx1、Runx2、Runx3，它們的產(chǎn)物都是由α和β亞單位構(gòu)成的異二聚體［2］，具有不同生物學功能，Runx1與造血功能有關(guān)，Runx2是重要的骨生成調(diào)節(jié)因子，Runx3對脊神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)發(fā)育及胃黏膜上皮細胞的增生調(diào)控和T細胞的分化起重要作用［1，3］。

Runx3基因位于人染色體的，基因全長約67kb，含有P1和P2兩個啟動子，6個外顯子和1290bp的開放閱讀框，內(nèi)含子1跨越了整條基因全長的一半。兩個啟動子區(qū)域均含數(shù)個分離的轉(zhuǎn)錄起始點，其中Runx3mRNA主要來自于P2啟動子的轉(zhuǎn)錄［3］。兩個啟動子的GC含量不同，P2啟動子GC含量高。在外顯子2相當于啟動子P2的位置和外顯子6的起始部位有兩個大CpG島［4］。

人類Runx3蛋白是α、β兩個亞單位構(gòu)成的異二聚體，包含415個氨基酸殘基，α亞單位含有一個RD保守域，RD位于Runx蛋白的氨基酸末端，由128個氨基酸組成，介導Runx蛋白與DNA結(jié)合以及蛋白質(zhì)之間的相互作用［5，6］。α亞單位介導RD與靶DNA結(jié)合，β亞單能增強RD與靶DNA的結(jié)合力［7］。

Runx蛋白的羧基端富含脯氨酸和絲氨酸，對基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控起重要作用［2，7］。

2Runx3與胃癌的相關(guān)研究及其抑癌機制

Runx3與胃黏膜的關(guān)系Li等［1］研究發(fā)現(xiàn)敲除Runx3的小鼠胃黏膜明顯增厚，Runx3-/-小鼠培養(yǎng)細胞對TGF-β誘導的生長抑制和凋亡作用不敏感，且Runx3-/-小鼠胃組織中半胱天冬酶3無活性［1］。Fukamachi等［8］研究發(fā)現(xiàn)Runx3缺失時胃黏膜細胞處于低分化狀態(tài)。這些觀察表明Runx3是胃黏膜上皮主要生長調(diào)控因子，是胃上皮細胞中重要的致凋亡因素。

胃癌中Runx3表達情況研究發(fā)現(xiàn)，胃癌中Runx3的表達明顯下調(diào)或缺失。Li等［1］應用RT-PCR、Southernblot和原位雜交方法對15株胃癌細胞系和46例胃癌組織標本的Runx3mRNA表達進行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)47%的胃癌細胞系中Runx3無或低表達;%的胃癌組織中Runx3無表達或低表達，Runx3的表達率與胃癌臨床分期呈負相關(guān)。所以認為Runx3基因與胃癌的發(fā)生、發(fā)展有著極其密切的關(guān)系，并且隨著胃癌分期的增高表達進一步降低。Osaki等［9］應用Western印跡法分析了6株胃癌細胞系Runx3蛋白質(zhì)的表達情況，結(jié)果50%的細胞系Runx3表達陽性，與Li等報道的結(jié)果基本一致;此外，還通過免疫組化法揭示83例正常胃黏膜組織均有Runx3表達，而對應的腸上皮化生組織和癌組織中均無Runx3表達［9］。

Runx3與胃癌的相關(guān)性Li等［1］報道Runx3-/-、p53-/-小鼠胃黏膜培養(yǎng)細胞能建立裸鼠種植腫瘤，而Runx3+/+、p53-/-小鼠胃黏膜上皮培養(yǎng)細胞則不能，這表明Runx3功能缺失可能誘導了胃癌的發(fā)生。Guo等［10］以胃癌細胞系作為感受態(tài)細胞，將外源性Runx3基因分別轉(zhuǎn)染克隆體，結(jié)果顯示，Runx3高表達克隆組細胞生長抑制最明顯，Runx3低表達組次之，說明Runx3的表達量與胃癌細胞的生長曲線成負相關(guān)。Sakakura等［11］研究發(fā)現(xiàn)胃癌原發(fā)灶和腹膜轉(zhuǎn)移灶Runx3mRNA表達較正常胃黏膜明顯下調(diào)，尤以腹膜轉(zhuǎn)移灶下降程度最著。將轉(zhuǎn)染外源性Runx3的胃癌細胞系注入裸鼠腹腔，結(jié)果轉(zhuǎn)染組腹腔內(nèi)極少有種植結(jié)節(jié)，而無轉(zhuǎn)染對照組動物腹腔內(nèi)有大量的、明顯的種植結(jié)節(jié)形成。因此認為Runx3基因的失表達與胃癌的腹膜轉(zhuǎn)移發(fā)生有關(guān)。Wei等［12］揭示胃癌組織中Runx3表達水平與患者的生存期密切相關(guān)。Peng等［13］通過對120例胃癌組織中Runx3表達與血管內(nèi)皮生長因子表達的相關(guān)分析，揭示Runx3的轉(zhuǎn)錄可能與胃癌組織中VEGF的表達下調(diào)有關(guān)。因此Runx3基因沉默可能會加速胃癌的生長和遠處轉(zhuǎn)移。

Runx3抑癌機制Runt區(qū)域轉(zhuǎn)錄因子與TGF-β超家族成員共同介導一些重要的生物學效應。TGF-β與其跨膜受體Ⅰ和Ⅱ結(jié)合，產(chǎn)生受體異四聚體復合物，從而發(fā)揮細胞內(nèi)生物效應［14］，此過程中Smad蛋白起重要的作用。TGF-β信號轉(zhuǎn)導通路的配體、受體和胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導分子Smad蛋白共同組成一個抑制腫瘤信號的通路。通路異常即可引起信號紊亂，促進多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展［15］。Runx3蛋白是TGF-β信號通路下游的一個轉(zhuǎn)錄因子，Runx蛋白與DNA結(jié)合，在TGF-β/BMP信號傳導中起重要作用。只有在Runx蛋白的參與下，Smad復合物才能從細胞質(zhì)內(nèi)轉(zhuǎn)入核內(nèi)的功能靶點，與Runx蛋白共同轉(zhuǎn)錄激活靶基因，從而對細胞的分化、周期調(diào)控、凋亡和惡性轉(zhuǎn)化起作用［16］。當Runx基因表達受抑制時，影響TGF-β信號通路的轉(zhuǎn)導，從而誘導腫瘤的發(fā)生。

Chi等［17］研究顯示Runx3是p21基因的下游調(diào)控子，p21在細胞生長周期中有重要作用，其通過抑制周期素依賴性蛋白激酶表達而使細胞周期停滯于G1期。p21啟動子包括5個Runx結(jié)合位點，即3個完全匹配的a、b、c位點和2個部分匹配的d、e位點，當Runx結(jié)合域突變時，p21啟動子的活性明顯降低，而Runx3和Smad3協(xié)同表達時p21啟動子被激活，從而使細胞對TGF-β反應增強。Runx3的抑癌活性與其誘導p21表達的能力相關(guān)，p53也是通過調(diào)控p21表達活性來調(diào)節(jié)細胞生長周期，故兩者作用機制類似，但作用的信號通路不同。最近有研究顯示恢復Runx3表達可導致cyclinD表達下調(diào)，相反p27和caspase3、7和8則表達上調(diào)。這可能是Runx3誘導凋亡的潛在機制［14］。

因此，Runx3抑癌機制主要通過TGF-β信號通路協(xié)同Smad蛋白激活p21調(diào)節(jié)細胞生長周期，并通過下調(diào)cyclinD表達和上調(diào)p27和caspase3、7和8的表達而誘導凋亡。

3胃癌中Runx3基因表達降低或缺失的機制

Runx3基因突變與表達基因突變是抑癌基因沉默的主要機制之一，然而文獻報道突變不是Runx3表達下調(diào)的主要機制［1，12，18］。

Runx3基因雜合性缺失與表達Li等［1］應用熒光原位雜交技術(shù)對15個胃癌細胞系和46例胃癌組織Runx3DNA倍體進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)20%的胃癌細胞系和30%的胃癌組織中的Runx3為異倍體。并采用RT-PCR方法和原位雜交方法分別對這些發(fā)生雜合缺失胃癌細胞系和胃癌組織標本進行Runx3mRNA表達的檢測，發(fā)現(xiàn)除1例胃癌組織可以檢測到Runx3mRNA表達外，其余均無Runx3mRNA表達。22例Ⅰ期胃癌中有3例Runx3存在雜合缺失，2例Ⅱ期胃癌沒有發(fā)現(xiàn)雜合缺失，14例Ⅲ期胃癌中3例Runx3存在雜合缺失，8例Ⅳ期胃癌中Runx3全都發(fā)生雜合缺失變化，說明Runx3的雜合缺失是胃癌中Runx3失活的原因之一，并且Runx3的雜合缺失和胃癌的分期有關(guān)。

Runx3甲基化是胃癌中Runx3表達下調(diào)的主要原因啟動子異常甲基化在基因表達調(diào)控、DNA修復、基因穩(wěn)定及基因抑制方面起重要作用。Runx3啟動子P2區(qū)域有一個典型CpG島，理論上說明DNA甲基化可調(diào)控P2的轉(zhuǎn)錄。

Li等［1］揭示Runx3低表達或失表達都與Runx3啟動子P2區(qū)域CpG島過甲基化有關(guān)。Guo等［10］用N2甲基2N2亞硝基脲誘導鼠胃癌，從中建立4株胃癌細胞系，結(jié)果僅一株細胞系有微量的Runx3mRNA表達，其他3株細胞系均無Runx3mRNA表達，這3株Runx3基因沉默細胞系在Runx3啟動子區(qū)域亦存在明顯甲基化，所有細胞系經(jīng)過DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑52氮唑22脫氧胞苷、組蛋白去乙酰酶抑制劑曲古抑菌素共同處理后均恢復了Runx3表達。Waki等［19］檢測了10株胃癌細胞系、93例胃癌組織及相應正常胃黏膜組織Runx3基因啟動子甲基化狀態(tài)，結(jié)果7株胃癌細胞系、42例胃癌組織和7例正常胃黏膜組織存在甲基化。此外，對19例尸檢的正常胃黏膜組織Runx3甲基化狀態(tài)進行檢測，其中3例存在甲基化，但年齡均≥77歲，提示除高齡患者外Runx3甲基化幾乎是癌特異性的。Kim等［20］對75例胃癌和各種胃癌前期病變組織Runx3甲基化狀態(tài)進行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在胃癌組織中Runx3甲基化發(fā)生率為64%，而在各種胃癌前期病變組織中也存在不同程度的Runx3甲基化，其中胃腺瘤%、慢性胃炎伴腸上皮化生%和慢性胃炎不伴腸上皮化生%。而在有腹膜轉(zhuǎn)移的胃癌標本100%發(fā)現(xiàn)Runx3甲基化［11］。因此認為Runx3甲基化發(fā)生隨癌前期病變向癌的方向發(fā)展而增加，從原位癌到進展期胃癌Runx3甲基化率隨之升高，說明Runx3甲基化從胃癌的發(fā)生到胃癌的發(fā)展都有很重要的意義。Homma等［21］發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)胃癌細胞系、胃癌組織和配對的正常胃黏膜組織均存在Runx3基因5′端CpG島的甲基化，而在被視為導致基因沉默的關(guān)鍵部位——轉(zhuǎn)錄起始點附近區(qū)域的甲基化發(fā)生率較低，分別為40%、53%和11%。因此認為，Runx3基因高甲基化起初發(fā)生在5′端CpG島，進而向轉(zhuǎn)錄起始點區(qū)域擴展，最終導致Runx3mRNA失表達，Runx3基因CpG島多區(qū)域甲基化狀態(tài)檢測對胃癌的診斷及風險評估具有重要意義。

4小結(jié)

Runx3作為一個新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，在調(diào)控細胞生長、發(fā)育、凋亡和以細胞的信號傳導及其他生物學效應方面有著重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。其啟動子P2區(qū)域CpG島的過甲基化和雜合缺失是Runx3基因沉默的主要機制。Runx3的轉(zhuǎn)錄失活或表達下調(diào)可致胃黏膜上皮細胞的過度增生和分化異常，進而參與胃癌的發(fā)生和發(fā)展過程。Runx3有望成為一個惡性腫瘤，特別是胃癌發(fā)生發(fā)展的生物學標記物和腫瘤基因治療的靶點，有可能為胃癌等惡性腫瘤的診療提供新的策略和方案。

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