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细胞视黄酸结合蛋白与肿瘤相关研究.pdf 68 生命的化学2011年31卷1期 Mini ReviewCHEMISTRY OF LIFE 2011，31(1) 文章编号: 1000-1336(2011)01-0068-04细胞视黄酸结合蛋白与肿瘤相关研究杨芳安康学院农学与生命科学学院，安康 725000摘要：细胞视黄酸结合蛋白(CRABP)在细胞质介导视黄酸与细胞核上视黄酸核受体之间互相作用，同时促进视黄酸代谢酶类的活性，增强视黄酸的转化速率。在脊椎动物细胞中，CRABP包含两种高度同源蛋白质：CRABP1和CRABP2。CRABP属于低分子量的蛋白质，种属间高度保守。现有研究表明在许多肿瘤中存在. CRABP基因异常甲基化，基因表达水平较正常组织有差别；. CRABP基因异常甲基化与部分肿瘤患者低生存率存在相关性，CRABP基因可以成为常见的肿瘤诊断以及判断预后的分子靶标。关键词：视黄酸结合蛋白；甲基化；肿瘤；分子靶标中图分类号：Q75视黄酸(retinoic acid，RA)是维生素A(视黄醇)的衍生物，是重要的核受体家族成员的配体，是目前发现的诱导分化剂中最重要的一种，对多种组织、细胞均有很强的诱导分化作用，被广泛用于肿瘤的化学治疗。由于视黄酸的化学性质不够稳定且为脂溶性，因此在其吸收、转运和分泌的过程中必须和特殊的蛋白质相结合。其生理功能主要由两类蛋白质介导，即：视黄酸受体和视黄酸结合蛋白。视黄酸受体(retinoic acid receptor, RAR)包括RAR a、RARb、. RARg和视黄酸X受体(retinoic acid X receptor, RXR) a、. b、g。细胞视黄酸结合蛋白(cellular retinoic acid-binding protein, CRABP)是细胞质中视黄酸分子与细胞核上视黄酸核受体之间互相作用的重要物质。本文主要讨论视黄酸结合蛋白与肿瘤相关的研究进展。1. 视黄酸结合蛋白在脊椎动物细胞中，细胞视黄酸结合蛋白(CRABP)包含两种高度同源蛋白质. CRABP1和CRABP2。CARBP参与转运RA及其代谢，种属间高度保守。CARBP序列都高度保守，鼠和牛的CRABP表面位点的基本氨基酸序列相同，与人的CRABP只收稿日期：2010-08-04陕西省教育厅自然科学基金项目(08JK210)和安康学院高层次人才科研专项(AYQDZR200805)资助作者简介：杨芳(1974-)，女，硕士，讲师，通讯作者，E-mail：22451935163.com有一个氨基酸不同1。在胚胎组织，两种蛋白质广泛存在，但通常不共表达于同一细胞。在成人，CRABP1在体内广泛表达，而CRABP2的表达只限于皮肤、子宫、卵巢、侧脑室脉络丛、一些胆碱神经元和软脑膜。动力学研究表明，二者转运视黄酸入核的机制不同。CRABP1对视黄酸的转运是一种被动转运，取决于配体的浓度梯度。CRABP2则是逆浓度梯度的主动转运，通过直接“碰撞”方式运输RA。CRABP结合RA的作用有3点：(1)起封闭RA活性的作用；(2)负责将RA传递给微粒体氧化酶降解；(3)将RA传递给细胞核。CRABP1与RA的亲和力高于CRABP2，但CRABP2基因的缺失却能导致比敲除CRABP1基因更严重的表型改变。. 1.1 CRABP1 CRABP1的编码区位于15q24。人CRABP1由137个氨基酸构成。CRABP1主要是通过提高RA代谢酶(CYP26A1)的产生，协助视黄酸在细胞内质网被细胞色素P 450酶系降解2,3，负向调节RA的活性。当视黄酸与CRABP1结合后，促进微粒体酶对视黄酸的反应性，生成多种产物，如3, 4-双脱氢、4-羟、4-氧(代)及18-羟视黄酸等。细胞中CRABP1和CRABP2表达水平主要受RA和T3调节. 3。CRABP1受视黄酸上调，但敏感性相对CRABP2差一些。生命的化学2011年31卷1期小综述. CHEMISTRY OF LIFE 2011，31(1) 69 1.2 CRABP2 CRABP2的编码区位于1q21-23。人CRABP2由138个氨基酸构成。作为共调节因子，该蛋白C端(112138 aa)是配体结合结构域，通过核受体相互作用域(nuclear receptor interacting domain, NRID)1和2分别直接和RAR a、RXR b结合，这与大多数辅活化子结构上均含有与核受体有效相互作用所必须的重复LXXLL模体，模体以配体依赖性的方式与核受体的AF-2相作用的一般规律不一致。3-D结构显示人CRABP2具有一个螺旋. -转角-螺旋模体，两个接近垂直的5条. b-片层链4。CRABP2在视黄酸信号通路中的功能被认为是将RA由细胞质携带进入细胞核的关键因子。CRABP2表达受食物维生素状况的影响不明显，其基因上游含视黄酸应答元件(retinoicacid response element，RARE），因而在许多组织及培养细胞中的表达受视黄酸上调。2. CRABP与肿瘤异位症相关的卵巢癌与卵巢癌CRABP1表达水平高于卵巢子宫内膜异位症和卵巢良性肿瘤。CRABP1被认为在介导视黄酸诱导细胞增殖、分化中发挥重要作用5。但也有研究显示，可能仅在表达RA代谢酶的细胞中，CRABP1才抑制RA的转录活性，在不同细胞中CRABP1的作用不同。因此，CRABP1功能的复杂性仍需更多研究了解. 6。. CRABP2基因在原发性肾细胞癌样本中的表达水平较正常组织呈下降趋势。同时，又有研究表明，在肾细胞癌CAKI-2细胞中，高水平的CRABP2并不能增强RA的抗肿瘤作用. 7，故推测，CRABP2与RA之间及其他因素之间均存在复杂的相互调节关系，调节方式存在细胞特异性。体外实验证明：口腔鳞状细胞癌细胞株CRABP1和CRABP2均有表达. 8。RA作用人乳腺癌细胞后，CRABP表达水平高于对照组. 9。通过RT-PCR检测和免疫组织化学发现：前列腺肿瘤细胞与正常腺上皮细胞相比表现出CRABP2mRNA和蛋白质水平的下调. 10，CRABP2有可能成为肿瘤中一种新的诊断标记和实验治疗手段。. 3. CRABP基因的异常甲基化与肿瘤CpG岛甲基化表型(CpG island methylator phenotype, CIMP)涉及到多个基因启动子同时甲基化，具有肿瘤特异性，与多种肿瘤的发生或预后相关。肿瘤细胞DNA甲基化的基本特征是全基因组的低甲基化和个别CpG岛的高甲基化. 11。CpG岛是不小于500 bp且CpG位点密度大于1/24的核苷酸序列，一般含2030个CpG位点，大多数位于基因的转录起始点附近，常常从启动子区跨越到第12外显子。对基因转录发挥影响作用的CpG岛基本都分布在这个位置上。一半以上位于管家基因和一些组织特异性基因的5 端，覆盖基因的启动子区和第一外显子，有时延伸到第一或第二内含子12。由于在许多肿瘤中存在CRABP基因异常甲基化，CRABP1和CRABP2成为常见的分子靶标. 13-15。文献报道13,16-18，在甲状腺肿瘤、卵巢癌、结肠癌、食道磷癌中普遍存在CRABP1基因启动子异常甲基化，可能为候补抑癌基因。在结肠癌中. CRABP1的异常甲基化与周期蛋白D1(cyclin D1)的高表达存在良好的相关性19。CRABP1基因异常甲基化随后产生的表达缺失，最先报道出现在乳突性甲状腺癌组织、一株结肠癌细胞和食道鳞状细胞癌组织20,21。通过用甲基转移酶抑制剂5-脱氧氮杂胞苷(5-Aza-CdR)干预而食管鳞状细胞癌发生CRABP1表达逆转。同时食管鳞状细胞癌组织也检测到CRABP1基因CpG位点甲基化。通过对食道磷癌细胞诱导CRABP1表达，肿瘤细胞增殖受到抑制14。肝细胞癌. CRABP1基因CpG 位点异常甲基化与患者低生存率存在相关性，可以作为肝细胞癌的诊断和预后判别的一个生物学指标22。相似地，在缺乏CRABP1蛋白的食管鳞癌细胞中恢复CRABP1基因的表达会诱导细胞停滞于. G0/Gl期，推测CRABP1表观遗传修饰所致表达沉默可能在食管癌的发生中具有关键作用13。因此，在许多肿瘤中CRABP1被确认为常见的表观遗传修饰位点，对这些肿瘤基础与临床研究具有借鉴意义。. CRABP2的表达调控也受到表观遗传修饰的影响。在非小细胞型肺癌中存在由于甲基化所致. CRABP2的表达下调14。在头颈部鳞状细胞癌，启动子高甲基化引起的CRABP2沉默与患者的生存率降低相关23，这表明，. CRABP2的表达有可能成为临床诊断和预后的潜在指标。CpG岛甲基化异常研究的早期，人们并没有认识到关键性CpG位点的存在。针对同一个CpG岛，不同实验室往往随意选择不同的CpG位点来测定该CpG岛的甲基化状态。可想而知，测定结果出入很 70 生命的化学2011年31卷1期 Mini ReviewCHEMISTRY OF LIFE 2011，31(1) 大，重复性差。有研究表明：由于灵敏度、特异性不高，存在假阳性、假阴性，结肠癌发生与. CRABP1甲基化缺乏良好的相关性24。随着基因表遗传学研究的加深，越来越多的人认识到基因的表达增高或降低与表遗传学水平上的改变如DNA甲基化等相关。鉴于甲基化模式异常与肿瘤密切相关，而肿瘤细胞内可能存在迫使其发生甲基化失衡的压力。4. 结语总之，视黄酸结合蛋白与视黄酸结合后，一方面，协助视黄酸进入细胞核与其受体结合，发挥相应效应；另一方面，视黄酸结合蛋白又促进视黄酸在细胞内的降解，二者保持动态平衡。体外实验证明，视黄酸与RAR-RXR结合后对视黄酸结合蛋白编码基因有一定的诱导表达作用。肿瘤的发生往伴随视黄酸结合蛋白表达的改变，这种改变与肿瘤发生的关系，谁是因谁是果很值得研究。这样可以探索视黄酸结合蛋白在肿瘤发生过程的调节机制，从而可以用于肿瘤预防监测和治疗策略的优化。参考文献. 1 Goodman DS. Retinoid-binding proteins in plasma and in cells. Ann NY Acad Sci, 1981, 359: 69-78 2 Niles RM. Signaling pathways in retinoid chemoprevention and treatment of cancer. Mutat Res, 2004, 555: 81-96 3 Park SW et al. Thyroid hormone-induced juxtaposition of regulatory elements/factors and chromatin remodeling of Crabp1 dependent on MED1/TRAP220. Mol Cell, 2005, 19: 643-653 4 Bastie JN et al. The novel co-activator CRABPII binds to RARa and RXRa via two nuclear receptor interacting domains and does not require the AF-2 core. FEBS Lett, 2001, 507: 67-73 5 Banz C et al. The molecular signature of endometriosisassociated endometrioid ovarian cancer differs significantly from endometriosis-independent endometrioid ovarian cancer. Fertil Steril, 2010, 94: 1212-1217 6 Tang XH et al. Overexpression of CRABPI in suprabasal keratinocytes enhances the proliferation of epidermal basal keratinocytes in mouse skin topically treated with all-trans retinoic acid. Exp Cell Res, 2008, 314: 38-51 7 Goelden Uet al.Expression and functional influence of cellular retinoic acid-binding protein II in renal cell carcinoma.Urol Int, 2005, 75: 269-276 8 Uchida D et al. Low-dose retinoic acid enhances in vitro invasiveness of human oral squamous-cell-carcinoma cell lines. Br J Cancer, 2001, 85: 122-128 9 Dutta A et al. Studies on multifunctional effect of all-trans retinoic acid (ATRA) on matrix metalloproteinase-2 (MMP2) and its regulatory molecules in human breast cancer cells (MCF-7). J Oncol, 2009, doi: 10.1155/2009/627840 10Okuducu AF et al. Cellular retinoic acid-binding protein 2 is down-regulated in prostate cancer. Int J Oncol, 2005, 7: 1273128211邓大君. CpG甲基化与癌变原理研究. 中国肺癌杂志, 2005, 8: 239-242 12Huang Z et al. High throughput detection of M6P/IGF2R intronic hypermethylation and LOH in ovarian cancer. Nucleic Acids Res, 2006, 34: 555-563 13Tanaka K et al. Frequent methylation-associated silencing of a candidate tumor-suppressor, CRABP1, in esophageal squamous-cell carcinoma. Oncogene, 2007, 26: 6456-6468 14Park JC et al. Epigenetic silencing of human T (brachyury homologue) gene in non-small-cell lung cancer. Biochem Biophys Res Commun, 2008, 365: 221-226 15Guidez F et al. RARa-PLZF overcomes PLZF-mediated repression of CRABPI, contributing to retinoid resistance in t (11;17) acute promyelocytic leukemia. Proc Natl Acad Sci USA, 2007, 104: 18694-18699 16Wu Q et al. DNA methylation profiling of ovarian carcinomas and their in vitro models identifies HOXA9, HOXB5, SCGB3A1, and CRABP1 as novel targets. Mol Cance, 2007, 6: 45 17Lind GE et al. ADAMTS1, CRABP1, and NR3C1 identified as epigenetically deregulated genes in colorectal tumorigenesis. Cell Oncol, 2006, 28: 259-272 18Hawthorn L et al. TIMP1 and SERPIN-A overexpression and TFF3 and CRABP1 under expression as biomarkers for papillary thyroid carcinoma. Head Neck, 2004, 26: 10691083 19Nosho K et al. Cyclin D1 is frequently overexpressed in microsatellite unstable colorectal cancer, independent of CpG island methylator phenotype. Histopathology, 2008, 53: 588598 20Issa JP. CpGisland methylator phenotype in cancer. Nat Rev Cancer, 2004, 4: 988-993 21Huang Y et al. Hypermethylation, but not LOH, is associated with the low expression of MT1G and CRABP1 in papillary thyroid carcinoma. Int J Cancer, 2003, 104: 735-744 22Lee HS et al. Prognostic implications of and relationship between CpG island hypermethylation and repetitive DNA hypomethylation in hepatocellular carcinoma. Clin Cancer Res, 2009, 15: 812-820 23Calmon MF et al. Epigenetic silencing of CRABP2 and MX1 in head and neck tumors. Neoplasia, 2009, 1: 1329-1339 24Ogino