CyclinD1與乳腺癌的關(guān)系

1、Cyclin D1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(jìn)入到探討腫瘤發(fā)生的細(xì)胞周期機(jī)制階段，其機(jī)制為：腫瘤屬于細(xì)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(xì)胞的細(xì)胞周期，在細(xì)胞周期中，G1/S相轉(zhuǎn)換處存在調(diào)控點(diǎn)，通過(guò)對(duì)此點(diǎn)的控制可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程。 1 調(diào)節(jié)機(jī)制在G1/S期，細(xì)胞周期素D1（CyclinD1）是G1期進(jìn)展的限速控制因素，它的嚴(yán)密調(diào)控有賴于Cyclins-CDK-CAK-CK的相互作用，其中細(xì)胞周期蛋白（Cyclins）是主要的調(diào)節(jié)因子。Cyclins包括Cyclin D1、D2、D3、E、B1、B2、A等，在乳腺癌組

2、織中Cyclin D1起主要調(diào)節(jié)作用：（1）Cyclin D1的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性：Cyclin D1家族包括3個(gè)成員：Cyclin D1、Cyclin D2和Cyclin D3，其中Cyclin D2和Cyclin D3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(dá)Cyclin D1。Cyclin D1由位于染色體11q13的CCND1基因編碼，該基因是一個(gè)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(gè)polyA尾（由69個(gè)腺苷酸殘基組成）。Cyclin D1由295個(gè)氨基酸組成，分子量為34 KD，Cyclin D1靠近C端處存在1個(gè)PES序列，富含Pr

3、o、Glu、Ser和Thr殘基，這個(gè)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，Cyclin D1也含有重要的區(qū)域：細(xì)胞周期素盒（Cyclin box）。這是它與相應(yīng)的細(xì)胞周期素依賴性激酶（Cyclins dependent kinaces,CDK）特異結(jié)合的部位。（2）Cyclin D1的功能及作用機(jī)制：Cyclin D1在正常細(xì)胞的細(xì)胞周期G0期開始合成，其水平在G1中期達(dá)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(xì)胞中Cyclin D1被認(rèn)為能促進(jìn)細(xì)胞周期，與細(xì)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(xì)胞超微結(jié)構(gòu)都能良好地維持，并且與正常

4、發(fā)育的視網(wǎng)膜細(xì)胞具有同樣的功能，但視網(wǎng)膜的各層細(xì)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(jìn)一步證實(shí)了Cyclin D1在正常細(xì)胞中的增殖作用，此功能也與Cyclin D1促進(jìn)細(xì)胞癌變的機(jī)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(xì)胞進(jìn)入S期。當(dāng)Cyclin D1與細(xì)胞周期素依賴性激酶（CDK4或CDK6）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(jìn)與DNA合成有關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，從而促

5、進(jìn)細(xì)胞周期。（3）Cyclin D1在正常乳腺組織中和乳腺癌組織中的表達(dá)：Cyclin D1在正常乳腺組織中的表達(dá)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(qiáng)度很弱或無(wú)，哺乳期乳腺組織其表達(dá)也很弱，偶見散在性的陽(yáng)性核，但是在同樣的切片中增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）陽(yáng)性表達(dá)者卻占很高的比例，說(shuō)明Cyclin D1在正常乳腺組織中的表達(dá)情況各家報(bào)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(kuò)增，平均約為20%，而在乳腺組織中Cyclin D1mRNA及其蛋白的表達(dá)率分別高達(dá)25%81%和45%83%?？偟内厔?shì)是mRNA及其蛋白的表達(dá)水平明顯高于基因擴(kuò)

6、增，原因可能是CCND1基因除了可以擴(kuò)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Cyclin D1mRNA及其蛋白表達(dá)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(rùn)性癌組織中Cyclin D1陽(yáng)性率的表達(dá)分別為7.7%、39.5%和65.0%。呈明顯的遞增趨勢(shì)，而且Cyclin D1在原位癌中即呈現(xiàn)高表達(dá)，表明其在乳腺癌的發(fā)生中是一個(gè)比較早期的事件。另外，Cyclin D1在乳腺癌細(xì)胞中呈非時(shí)相性表達(dá)除了G0、G1期以外，在S、G2以及M期均可檢測(cè)到高水平的Cyclin D1。Cyclin D1促進(jìn)乳腺細(xì)胞癌變主要與它的促進(jìn)細(xì)胞周期的功能有關(guān)

7、。Cyclin D1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(xì)胞通過(guò)G1期的限制點(diǎn)，進(jìn)入S期，而細(xì)胞只要通過(guò)G1期的限制點(diǎn)，就可以順利地通過(guò)其后的細(xì)胞周期，完成一次有絲分裂。Cyclin D1的這一活性可被生長(zhǎng)因子激活，在體外試驗(yàn)中撤除生長(zhǎng)因子可導(dǎo)致Cyclin D1的濃度驟降，細(xì)胞停留在G1期，而在癌變的乳腺細(xì)胞中，往往可以檢測(cè)到生長(zhǎng)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(zhǎng)因子對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控主要集中在Cyclin D1上，因?yàn)镚1期限制點(diǎn)后的細(xì)胞周期受Cyclin D1-CDK2等調(diào)控，而Cyclin E的合成是非生長(zhǎng)因子依賴

8、性的。在此過(guò)程中，Cyclin D1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Cyclin D1和E的表達(dá)，從而使其自身的磷酸化更持久。這種正反饋機(jī)制在正常乳腺細(xì)胞中由于受到細(xì)胞周期抑制蛋白（CK1）如p16、p27、p21等精密調(diào)控，能夠防止細(xì)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(shí)Rb蛋白及游離的E2F也可以激活p16等的功能。CK中p15、p16、p18可特異性地抑制CyclinD1-CDK4活性，而p21、p27和p57等細(xì)胞周期抑制蛋白表達(dá)減弱。在乳腺癌組織中，可見p15、

9、p16、p18、p21、p27等細(xì)胞周期抑制蛋白表達(dá)減弱，Rb蛋白磷酸化的正反饋持續(xù)進(jìn)行，細(xì)胞無(wú)限增殖，從而導(dǎo)致了腫瘤的發(fā)生，此外，Cyclin D1除了與CDK相互作用外，還有獨(dú)立于CDK的功能：Cyclin D1與雌激素反應(yīng)元件（ERE）活性有關(guān)。T47D乳腺癌細(xì)胞系含有一段DNA結(jié)構(gòu)，其上方的ERE可同時(shí)被雌激素和Cyclin D1激活。無(wú)論是CDK4單體或與Cyclin D1結(jié)合的CDK都不能激活ERE介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄過(guò)程，相反，缺少Cyclin-box的Cyclin D1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(shuō)明Cyclin D1這一功能是不依賴于CDK的

10、，也就是說(shuō)Cyclin D1可能有類似于雌激素的功能。進(jìn)一步研究揭示Cyclin D1與ERE結(jié)合的活性可以通過(guò)ER來(lái)介導(dǎo)的，Cyclin D1與游離的ER或ER-E復(fù)合物（結(jié)合于ER的E、F區(qū)）。Cyclin D1結(jié)合ERE的功能獨(dú)立于雌激素，且不被TAM所抑制。 2 小結(jié)既然CCND1被認(rèn)為是一個(gè)弱的癌基因，Cyclin D1可促進(jìn)乳腺細(xì)胞周期進(jìn)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(gè)結(jié)論：Cyclin D1可作為乳腺癌的生物學(xué)標(biāo)志，其表達(dá)增高預(yù)示患者預(yù)后較差13，然而一系列的臨床研究結(jié)果并不支持這個(gè)結(jié)論。Cheryl等4通過(guò)一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)20年的大規(guī)模隨訪研究發(fā)現(xiàn)：Cycli

11、n D1高表達(dá)的乳腺癌患者與其低表達(dá)或無(wú)表達(dá)者相比，生存時(shí)間長(zhǎng)、復(fù)發(fā)率低，且Cyclin D1表達(dá)水平增高更多見于分化良好的、ER表達(dá)陽(yáng)性的乳腺癌患者（這兩者通常被認(rèn)為是預(yù)后較好的指標(biāo)）。Diana等5還發(fā)現(xiàn)：Cyclin D1表達(dá)水平增高的病例對(duì)內(nèi)分泌的治療有更好的反應(yīng)性。采用TAM等治療轉(zhuǎn)移性乳腺癌，Cyclin D1和ER表達(dá)均為陽(yáng)性的病例有效率為71%，Cyclin D1表達(dá)陰性、ER表達(dá)陽(yáng)性的病例有效率為67%，而兩者均表達(dá)陰性的有效率10%，這說(shuō)明Cyclin D1表達(dá)水平增高的乳腺癌患者具有更好的預(yù)后和治療反應(yīng)性。以上Cyclin D1與乳腺癌預(yù)后的關(guān)系的具體機(jī)制尚未明確，下列一

12、些現(xiàn)象也許可以解釋上述的部分矛盾。Bates6等發(fā)現(xiàn)，在Cyclin D1表達(dá)陽(yáng)性的乳腺癌組織中，該蛋白多聚集在衰老的或分化好的細(xì)胞中，他們還指出一般濃度的Cyclin D1能通過(guò)加速G1期而促進(jìn)細(xì)胞周期，但高濃度的Cyclin D1卻會(huì)使細(xì)胞停滯在S期。另一個(gè)可能機(jī)制與Rb蛋白密切相關(guān)：在Cyclin D1表達(dá)陰性的腫瘤細(xì)胞中，Rb蛋白也常常陰性表達(dá)。Rb蛋白是一種腫瘤抑制蛋白，它除了可以增強(qiáng)Cyclin D1表達(dá)外，還有助于維持其穩(wěn)定性。由于各種原因致使Rb蛋白缺失的細(xì)胞，Cyclin D1不易與CDK4/CDK6形成復(fù)合物，且已形成的復(fù)合物活性也易受表達(dá)異常增強(qiáng)的p16抑制。由于Cycl

13、in D1在G1/S相轉(zhuǎn)換處起著很重要的作用，因此，通過(guò)抑制Cyclin D1表達(dá)有助于抑制細(xì)胞周期進(jìn)程，Rb、p27、p53、p21、雌激素等都可通過(guò)各種途徑來(lái)調(diào)節(jié)Cyclin D1的表達(dá)，從而抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展，而且有一點(diǎn)可以明確：CCND1基因是與其他癌基因及抑癌基因協(xié)同于乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中。但是目前對(duì)Cyclin D1表達(dá)與乳腺癌分級(jí)、分化的關(guān)系尚未完全肯定，Cyclin D1與乳腺癌預(yù)后的關(guān)系有待于臨床資料的進(jìn)一步證實(shí)。 參考文獻(xiàn) 1 閻曉初，柳鳳軒，賀光友，等.大腸癌、大腸腺瘤Cyclin D1、P16和PCNA蛋白表達(dá)及其意義.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，22（6）：534

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