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CDK2与孕激素受体转录激活的研究进展

更新时间:2009-03-28

孕激素受体(progesterone receptor,PR)介导孕激素对乳腺及女性生殖系统生长、发育的调控,其机制为通过对靶基因的转录调控实现。PR转录后修饰对靶基因的转录起着关键调控作用,包括乙酰化、泛素化、磷酸化等,以磷酸化修饰最为常见。目前研究表明,周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin dependent kinase 2,CDK2)可磷酸化PR氨基端多个位点,从而改变PR目的基因的转录活性,与乳腺癌、卵巢癌及子宫内膜癌的发生与发展密切相关。

1 PR的结构及其发挥生物学功能途径

PR是一种核转录因子,由羧基端配体结合域、DNA结合域、与受体核定位有关的铰链区及与转录调节有关的氨基端四部分组成。包括两种亚型,即PR-A及PR-B。其中PR-B是完整的基因转录产物,而PR-A缺少氨基端开始的164个氨基酸[1]。PR-A、PR-B上分布有多个转录激活区和转录抑制区,其中转录激活区1和转录激活区2是PR-A、PR-B所共有的,而PR-B氨基端还包含一个特有的转录激活区3,这一特有的转录激活区3可以募集一些PR-A不能有效募集的转录激活因子,因此PR-B比PR-A可能有更强的转录激活作用。PR发挥生物学功能的途径主要通过依赖配体和不依赖配体两条途径。其中依赖配体途径最为经典,即孕激素与PR的羧基端结合后,致使PR发生构象变化,使其从热休克蛋白(heat shockprotein,HSP90)中释放出来,形成PR二聚体并移位至细胞核,与靶基因的孕激素反应元件相结合,同时募集各种协同转录因子,调控靶基因的转录,或者与SP1、AP1、FOX01等结合调控不含孕激素反应原件的基因转录。除此之外,胞质中的PR-B可通过不依赖配体途径调控基因的转录,如PR-B可激活MAPK、P13 K/AKT、EGFR/c-Src/Ras/ERK等信号通路,Viroj等[2]研究发现其机制为PR氨基端的多聚脯氨酸结构模序可与Src及MAPK等酶中SH3结构域相互作用,从而激活相关信号通路,影响一些不含孕激素反应元件的基因转录,如细胞周期蛋白Dl (cyclin Dl)。

2 CDK2对PR磷酸化后对PR转录激活的调控

CDK2是一种细胞周期蛋白依赖性激酶,在整个细胞周期中保持相对恒定水平,与周期蛋白Cyclin E或cyclin A结合后而被激活,推动细胞周期的进展。在该S期中,cyclin A高表达,CDK2活性达到峰值,PR的转录活性已达到峰值,这与CDK2对PR的磷酸化密切相关。PR在体内和体外的研究中发现了很多可被CDK2磷酸化的位点,包括丝氨酸(ser)25、162、190、213、400、554、676位和苏氨酸(thr)430位。ser294除被MAPK磷酸化外,已能被CDK2磷酸化[3]。因PR-B是完整的基因转录产物,是磷酸化的主要受体亚型。不同位点的磷酸化对PR表达的数量、核定位、细胞内信号通路的影响以及对靶基因的选择均不同,从而实现其对靶基因转录活性的调控。如Lange等研究发现ser294磷酸化可引起PR的泛素化而降解,可能为卵巢癌患者孕激素受体表达下降的原因之一,另外其可抑制PR的配体依赖性赖氨酸(lys) 388的SUMO化,促进转录,此外ser294位点的磷酸化能促进生长因子介导的PR核定位[4]。K.Lisa等[5]在T47D乳腺癌细胞的研究中发现,存在缺乏孕激素的条件下,CDK2可将ser400磷酸化,增强PR的转录活性,另外ser400的磷酸化能促进孕激素介导的PR核定位。更为有趣的是CDK2对PRser190的磷酸化,其可发生在细胞胞质和细胞核,如在胞质中发生侧可能阻止PR的核定位,从而阻止转录。有研究[6]证明,突变的PR不能够进入细胞核,这样的PR常常有ser190位的磷酸化,表明该位点的磷酸化可抑制转录,目前对该位点的磷酸化的研究甚少。目前研究还发现这些位点的突变会导致PR依赖的靶基因转录活性下降20%~90%,而ser190、554、676位突变后磷酸化的转录功能显示了有统计学意义的下降,但这些突变后PR和未突变的PR一样能与DNA结合,但突变后PR对靶基因的转录活性下降,说明这些位点的磷酸化是募集并激活共转录因子的关键[7]

当刀具在旋转状态下进行拍照时,需要考虑信号延迟的影响。从位置感知到相机快门启动之间,由于激光传感器与PLC的延迟,刀具实际已转过α角。此外,在相机快门开闭之间,刀具又转过了β角。因此,实际获得的图像是刀具转过α角处在β角度内的平均投影图像。由于α与β均与刀具转速成正比,所以,在刀具高速旋转条件下进行拍照时,必须采用更快的快门速度以压缩β角,同时准确计算α角,以便获得刀具的准确位置图像。图14为直径2mm平头铣刀在不同转角位置的投影图像(θ=α+β)。由图14可知,不同位置的图像差别显著,可以据此获得刀具状态信息。

3 cyclin A2/CDK2复合物对PR转录活性的调控

cyclin A有cyclin Al、cyclin A2两种亚型,其中cyclin Al在减数分裂、胚胎发育及一些癌细胞中表达,而cyclin A2在成熟组织中的所有增殖细胞中表达,有研究发现如果敲除cyclin A2基因将导致胚胎死亡,cyclin A2对CDK2的激活强于cyclin A1。日前研究表明在S期中cyclin A2/CDK2复合物能对表达PR的组织进行基因转录的调控,L.Nicole等[8]在T47D乳腺癌细胞体外培养的研究中发现,通过siRNA沉默cyclin A2的方法,然后用q-RT-PCR方法检测PR-A的目的基因(HEFl)、PR-B的目的基因(SGK1,FKBP5)及PR与相关共转录因子结合后转录的目的基因(p21,p27),结果发现其表达水平均有下降,他们进一步通过抑制剂仅抑制CDK2的活性,结果发现其基因的表达水平已下降,这说明cyclin A2/CDK2复合物能对PR的靶基因转录进行调控。N.Ramesh等[9]研究发现了 cyclinA/CDK2复合物对PR的靶基因进行转录调控的机制,即cyclin A/CDK2可磷酸化PR氨基端的多个位点,磷酸化的PR能够募集足够水平的cyclin A/CDK2去激活类固醇受体共转录因子(steroid receptor cotranscription factors,SRC-1)和一些相关协同共转录因子,增强对靶基因的转录。Nicole等在体外T47D乳腺癌细胞培养的实验研究中已发现cyclin A2/CDK2可提高PR的转录活性,其实质是通过磷酸化SRC-1的TI426,提高PR与 SRC-1的相互作用,从而增强对靶基因的转录[10]。除此之外cyclin A/CDK2复合物可激活聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶(poly-A DP-ribose polymerase,PARP),从而促进依赖PR的靶基因转录[11]

电阻率值为2.64~12.14 Ωm,声波时差为280.50~397.45 μs/m。从电测曲线来看,深层电阻率值整体先逐渐降低,在1338.5 m达到最低,之后逐渐上升。

4 CDK2乳腺癌、卵巢癌及子宫内膜癌中PR转录活性的影响

在乳腺中,PR-B可促进腺上皮的增生,其主要机制为通过旁分泌信号通路介导 Wnt4,Areg,RANKL的高表达,和乳腺癌的发生密切相关[12]。CDK2对PR-B的磷酸化位点的不同,可能抑制或者促进旁分泌信号分子的转录,从而影响乳腺癌的发生与发展,且可能与其预后相关。在子宫内膜I型癌中,孕激素可抑制其生长,而Ⅱ型癌却无此作用,其原因与子宫内膜基质细胞表达PR-A有关。Q.Li等[13]通过研究发现基质细胞表达PR-A通过旁分泌信号通路介导信号分子NR2F2的表达,其可激活转录因子Hand2,从而抑制致丝裂原蛋阳激活激酶的活性,最终抑制癌细胞的增值。CDK2对PR-A的磷酸化可能影响该旁分泌信号分子的转录,从而可能增强或减弱对孕激素的敏感性。在卵巢癌的发病过程中,孕激素体现出对卵巢有保护作用,降低卵巢癌发病的危险性,PR高表达的患者预后较好。但一些体外实验表明,低浓度孕激素可促进卵巢癌细胞的增值,就其具体原因是相当复杂的,包括细胞所处的微环境,类固醇激素浓度、共转录因子激活水平等,可能最重要的原因之一是PR-A与 PR-B的比例。黄永生等[14]研究发现在浆液性卵巢肿瘤的发生与发展中PR-A、PR-B表达均逐渐下降,而PRB下降速度更快,导致PR-A与PR-B的比例增高,其研究提示PR-A/PR-B比值的增大预示着卵巢癌分化越差。这可能与CDK2对PR-A和PR-B的磷酸化有关,尤其是对PR-Bser294位的磷酸化可介导PR的泛素化而降解,导致正常PR-A与 PR-B的比例失常;此外,这已可导致PR与孕激素膜受体(progesterone receptor mcmbrane component-1,PGRMC1)的比例下降,导致过多的孕激素与孕激素膜受体结合,介导BCL-2的过度表达,抑制癌细胞的凋亡,参与卵巢癌的发生与发展[15]。其次,叉头框蛋白(FOXO)家族因其可加速癌细胞衰老而成为在卵巢癌中的研究热点,如FOXO1本身作为PR的靶基因,转录后与PR结合后与参与细胞周期蛋白酶抑制因子P21、P16、P27等表达,从而加快细胞的衰老[16]。C.H.Diep等[17]在体外卵巢癌细胞培养的实验研究中发现,PR-B介导FOXO1的表达,而不是PR-A,FOXO1与PR-B结合后介导P21及Pl5的表达,从而介导细胞的衰老;除此之外,激活的FOXO1是PR-Aser294位磷酸化所必须的,其可以反试激活PR-B,促进P21及Pl5的表达。在卵巢癌特定的微环境中,CDK2可能对PR-A、PR-B特定位点的磷酸化可能影响PR-B对FOXO1的表达,表现为下降或者升高,有待进一步研究证实。

目前研究发现,PR-A、PR-B在正常乳腺、卵巢、子宫内膜及相应肿瘤中的表达比例均不同,其所介导的表达基因已均是不同的,导致PR在不同恶性肿瘤中有着不同的生物学效应。

5 结 语

CDK2对PR的磷酸化修饰可调控PR对靶基因的转录活性,可能表现为增强或抑制,这与细胞所处的具体微环境及细胞中PR-A与 PR-B的比例有关。在正常乳腺、卵巢、子宫内膜及相应肿瘤中,PR-A与 PR-B的比例均不相同,这可能与临床内分泌治疗中不同患者有不同的疗效密切相关,目前PR亚型与内分泌治疗相关关系的研究较少,因此,需要大量的临床病例来探讨其具体关系,这对内分泌治疗有着关键性指导作用。其次,CDK2对PR的磷酸化修饰可增强对协同共转录因子的募集,这对靶基因的转录更为关键,尤其是磷酸化的PR能募集足够水平的 cyclin A/CDK2,进一步去激活SRC-1及一些相关协同共转录因子,增强对靶基因的转录。但目前对PR具体位点磷酸化对协同共转录因子的募集的强弱比较未见报道,该方面的研究对发现有效的靶向治疗靶点及预后的分子标记将更有实际意义。

易得AC+CE=BE=EG+BG,考虑到且BG=FG,于是两边同时加上EF得AC+CE+EF=EG+BG+EF,即AC+CF=2EG,所以由勾股定理得

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夏金华,郑洪
《贵州医药》 2018年第04期
《贵州医药》2018年第04期文献

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