Cyclin-D1與乳腺癌的關(guān)系

CyclinD1與乳腺癌的關(guān)系

作者：汪建新，陳峰，施亞周，鄭建明現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展已逐漸進入到探討腫瘤發(fā)生的細胞周期機制階段，其機制為：腫瘤屬于細胞周期失控性疾病，所有體外或體內(nèi)因素的作用都可以歸結(jié)到影響乳腺癌細胞的細胞周期，在細胞周期中，G1/S相轉(zhuǎn)換處存在調(diào)控點，通過對此點的控制可調(diào)節(jié)細胞周期進程。

1調(diào)節(jié)機制

在G1/S期，細胞周期素D1是G1期進展的限速控制因素，它的嚴密調(diào)控有賴于Cyclins-CDK-CAK-CKⅠ的相互作用，其中細胞周期蛋白是主要的調(diào)節(jié)因子。Cyclins包括CyclinD1、D2、D3、E、B1、B2、A等，在乳腺癌組織中CyclinD1起主要調(diào)節(jié)作用：CyclinD1的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性：CyclinD1家族包括3個成員：CyclinD1、CyclinD2和CyclinD3，其中CyclinD2和CyclinD3多見于兒童急性白血病和惡性淋巴瘤，而乳腺癌和頭頸部鱗癌組織中主要表達CyclinD1。CyclinD1由位于染色體11q13的CCND1基因編碼，該基因是一個弱的基因，編碼區(qū)內(nèi)有較高的GC含量，約占61%，基因末端有一個polyA尾。CyclinD1由295個氨基酸組成，分子量為34KD，CyclinD1靠近C端處存在1個PES序列，富含Pro、Glu、Ser和Thr殘基，這個殘基在蛋白質(zhì)降解中起重要作用。與所有的其他周期蛋白一樣，CyclinD1也含有重要的區(qū)域：細胞周期素盒。這是它與相應(yīng)的細胞周期素依賴性激酶特異結(jié)合的部位。CyclinD1的功能及作用機制：CyclinD1在正常細胞的細胞周期G0期開始合成，其水平在G1中期達到高峰，S期開始降解。在其后的周期中維持低水平。在正常細胞中CyclinD1被認為能促進細胞周期，與細胞增殖有關(guān)。在被敲除CCND1基因的小鼠，雖然其視網(wǎng)膜的一般結(jié)構(gòu)和細胞超微結(jié)構(gòu)都能良好地維持，并且與正常發(fā)育的視網(wǎng)膜細胞具有同樣的功能，但視網(wǎng)膜的各層細胞數(shù)均減少，并且這種小鼠的乳腺組織在妊娠期不能形成導(dǎo)管分支和乳腺小葉，這進一步證實了CyclinD1在正常細胞中的增殖作用，此功能也與CyclinD1促進細胞癌變的機制密切相關(guān)。Rb蛋白是1種腫瘤抑制蛋白，在性別G1期以低磷酸化型存在，并與轉(zhuǎn)錄因子E2F形成復(fù)合物，使EE2F處于失活狀態(tài)，阻止細胞進入S期。當(dāng)CyclinD1與細胞周期素依賴性激酶結(jié)合后，就可以激活后者的磷酸酶活性，使Rb蛋白發(fā)生磷酸化。高磷酸化的Rb蛋白因構(gòu)象改變而與E2F分離，E2F被釋放而發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄因子的效應(yīng)，促進與DNA合成有關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，從而促進細胞周期。CyclinD1在正常乳腺組織中和乳腺癌組織中的表達：CyclinD1在正常乳腺組織中的表達水平很低，采用免疫組織化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，靜止期和增殖期乳腺組織其免疫染色強度很弱或無，哺乳期乳腺組織其表達也很弱，偶見散在性的陽性核，但是在同樣的切片中增殖細胞核抗原陽性表達者卻占很高的比例，說明CyclinD1在正常乳腺組織中的表達情況各家報道不一。大多數(shù)臨床研究發(fā)現(xiàn)，約有10%～25%的病例有CCND1基因的擴增，平均約為20%，而在乳腺組織中CyclinD1mRNA及其蛋白的表達率分別高達25%~81%和45%~83%。總的趨勢是mRNA及其蛋白的表達水平明顯高于基因擴增，原因可能是CCND1基因除了可以擴增外，還可以與免疫球蛋白重鏈基因等發(fā)生重排，以及基因轉(zhuǎn)錄或翻譯后還可以被修飾，這些均可導(dǎo)致CyclinD1mRNA及其蛋白表達水平增高。在乳腺導(dǎo)管不典型增生、導(dǎo)管內(nèi)原位癌、浸潤性癌組織中CyclinD1陽性率的表達分別為%、%和%。呈明顯的遞增趨勢，而且CyclinD1在原位癌中即呈現(xiàn)高表達，表明其在乳腺癌的發(fā)生中是一個比較早期的事件。另外，CyclinD1在乳腺癌細胞中呈非時相性表達除了G0、G1期以外，在S、G2以及M期均可檢測到高水平的CyclinD1。CyclinD1促進乳腺細胞癌變主要與它的促進細胞周期的功能有關(guān)。CyclinD1與CDK4或CDK6結(jié)合，使Rb蛋白發(fā)生磷酸化，釋放轉(zhuǎn)錄因子E2F，發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄作用，加速細胞通過G1期的限制點，進入S期，而細胞只要通過G1期的限制點，就可以順利地通過其后的細胞周期，完成一次有絲分裂。CyclinD1的這一活性可被生長因子激活，在體外試驗中撤除生長因子可導(dǎo)致CyclinD1的濃度驟降，細胞停留在G1期，而在癌變的乳腺細胞中，往往可以檢測到生長因子的濃度增高。這可能有助于解釋癌基因間的相互作用。生長因子對細胞周期的調(diào)控主要集中在CyclinD1上，因為G1期限制點后的細胞周期受CyclinD1-CDK2等調(diào)控，而CyclinE的合成是非生長因子依賴性的。在此過程中，CyclinD1與CDK4或CDK6結(jié)合，使Rb蛋白發(fā)生磷酸化，而Rb蛋白穩(wěn)定的磷酸化本身也可以刺激CyclinD1和E的表達，從而使其自身的磷酸化更持久。這種正反饋機制在正常乳腺細胞中由于受到細胞周期抑制蛋白如p16、p27、p21等精密調(diào)控，能夠防止細胞發(fā)生持續(xù)性增殖：高濃度的CK1結(jié)合到Cyclin-CDK復(fù)合物上，可以使后者水解，限制Rb蛋白的磷酸化，同時Rb蛋白及游離的E2F也可以激活p16等的功能。CKⅠ中p15、p16、p18可特異性地抑制CyclinD1-CDK4活性，而p21、p27和p57等細胞周期抑制蛋白表達減弱。在乳腺癌組織中，可見p15、p16、p18、p21、p27等細胞周期抑制蛋白表達減弱，Rb蛋白磷酸化的正反饋持續(xù)進行，細胞無限增殖，從而導(dǎo)致了腫瘤的發(fā)生，此外，CyclinD1除了與CDK相互作用外，還有獨立于CDK的功能：CyclinD1與雌激素反應(yīng)元件活性有關(guān)。T47D乳腺癌細胞系含有一段DNA結(jié)構(gòu)，其上方的ERE可同時被雌激素和CyclinD1激活。無論是CDK4單體或與CyclinD1結(jié)合的CDK都不能激活ERE介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄過程，相反，缺少Cyclin-box的CyclinD1突變體雖然缺少與特異的CDK結(jié)合的能力，卻可以和ERE結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄，這說明CyclinD1這一功能是不依賴于CDK的，也就是說CyclinD1可能有類似于雌激素的功能。進一步研究揭示CyclinD1與ERE結(jié)合的活性可以通過ER來介導(dǎo)的，CyclinD1與游離的ER或ER-E復(fù)合物。CyclinD1結(jié)合ERE的功能獨立于雌激素，且不被TAM所抑制。

2小結(jié)

既然CCND1被認為是一個弱的癌基因，CyclinD1可促進乳腺細胞周期進展，與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，那么似乎可以得出這樣一個結(jié)論：CyclinD1可作為乳腺癌的生物學(xué)標(biāo)志，其表達增高預(yù)示患者預(yù)后較差［1～3］，然而一系列的臨床研究結(jié)果并不支持這個結(jié)論。Cheryl等［4］通過一項長達20年的大規(guī)模隨訪研究發(fā)現(xiàn)：CyclinD1高表達的乳腺癌患者與其低表達或無表達者相比，生存時間長、復(fù)發(fā)率低，且CyclinD1表達水平增高

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