p63基因及其在宫颈癌中的研究进展

Research Progress of p63 Gene and Its Role in Cervical Cancer

摘要: 转录因子p63是p53家族成员之一，在调节母体生殖和基因组完整性以及表皮发育、增殖潜能、分化、细胞死亡和存活中起重要作用。在女性生殖系统中，宫颈癌严重威胁着妇女的生命健康。现有研究认为细胞的癌变是抑癌基因和癌基因之间功能失衡所致。p63在宫颈癌组织及癌旁组织的差异表达，表明其在宫颈癌中具有非同寻常的作用。如今，p63在癌症中的作用存在很大争议。为此，本文就p63基因、结构与功能及其与宫颈癌的相互作用关系研究进展作一综述。

Abstract: Transcription factor p63, a member of the p53 family, plays an important role in regulating ma-ternal reproduction and genome integrity as well as epidermal development, proliferation potential, differentiation, cell death and survival. In female reproductive system, cervical cancer is a serious threat to women’s life and health. Current studies suggest that the canceration of cells is caused by the dysfunction between tumor suppressor genes and oncogenes. The differential expression of p63 in cervical and paracancer tissues indicated that p63 plays an extraordinary role in cervical cancer. Today, the role of p63 in cancer is highly controversial. In this review, the structure and function of p63 gene and its interaction with cervical cancer were reviewed.

1. 引言

研究显示，许多人类恶性肿瘤的特征是p53基因发生了突变所致 [1]，p53家族调节生殖、DNA修复、代谢过程、干细胞更新和表观遗传标记的变化 [2]。它作为明确的抑癌基因已被研究了几十年 [3]。20世纪90年代，Yang等 [4] 首次发现了与p53高度相似的基因序列，即p63，将其归为p53家族蛋白。人类p63基因由分布在染色体3q27上超过250 Kb的15个外显子 [5] 和2个内含子组成。p63基因包含两个启动子，一个酸性N端反式激活区的全长p63 (TAp63)，具有抑癌作用；另一类第二个启动子产生缺乏TA结构域的“截短的”同种型的p63 (ΔNp63)，具有癌基因的作用 [6]。因此对p63蛋白的两种亚型及其在癌症发生、发展中的作用机制成为当前研究热点。

宫颈癌是女性生殖系统最常见的恶性肿瘤，也是女性癌症死亡的主要原因，在资源贫乏的环境中，5年生存率不到50% [7] [8] [9]。由于妇科普查及宫颈癌筛查的实施，宫颈癌及其癌前病变的发生率趋于上升，发病年龄趋于年轻，严重影响广大育龄妇女的身心健康 [10]。目前发病原因尚未完全阐明，但与人乳头瘤病毒(HPV)的感染密切相关，大多数的宫颈癌患者都有HPV的感染，但通常并不引起任何疾病，持续性特别是高危型人乳头瘤病毒(HR-HPV)感染才会导致部分女性发生宫颈癌，目前HR-HPV与宫颈癌的关系是宫颈癌病因研究的主要方向，HPV的感染在宫颈上皮细胞恶性转化中发挥的关键作用已得到共识 [11]。

2. p63简述

2.1. p63的结构

人类的p63基因定位3号染色体3q27-29区，p63有4个重要的结构域，其结构与p53极为相似，除包含与p53相似的三部分结构：N-末端的转录激活区(TA)、核心DNA结合区(DBD)、寡聚化区(OD)外。还具有与p53不同的结构，即，p63还具有独特的C-末端SAM域 [12]。SAM结构域是蛋白之间相互作用的一个组件，能够结合其它的蛋白来调节p63蛋白的功能 [12]。p63基因由于启动子的不同，所以p63由一个转录激活区域的TAp63和一类缺乏酸性N端反式激活区的截短型同源体的ΔNp63两种亚型组成，又由于内含子不同的剪接方式，致使每一亚型又拥有不同的同源异构体 [13]，选择性启动子和剪接位点产生六种不同的蛋白质亚型。由上游1号内含子的启动子所引发mRNA剪切会产生3种p63同源体，即TAp63 (包括TAp63α、TAp63β、TAp63γ)。而位于下游3号内含子的启动子所引发p63 mRNA，则是ΔNp63 (包括Np63α、p63β、ΔNp63γ、Np63δ、Np63ε) [14]，不同的亚型，其功能也不同。

2.2. P63的分布及表达

p63及其异构体在人类各组织中分布广泛而且有选择的表达，如在皮肤组织、肺组织、骨骼、胸腺、脑组织、淋巴细胞、神经组织、消化系统和泌尿生殖系统等等，特别是在增生的上皮组织中多见。p63的亚型不同，其表达部位也不太一致，例如，TAp63变体在心脏、睾丸、肾、胸腺、脑和小脑中普遍存在，而ΔNp63转录物在上皮、肾、脾、胎盘、唾液腺和胸腺中高度检测 [15]，尤其在皮肤干细胞的维持和存活中起重要作用。TAp63和ΔNp63两种亚型均可在皮肤、胸腺、泌尿系统及女性生殖系统，尤其子宫中变化性地出现。p63强烈标记皮脂腺和汗腺的基底细胞，然而它不存在于成熟的皮脂腺细胞以及汗腺的导管细胞中。毛发基质、毛发突起干细胞和外根鞘的细胞显示p63的高表达。相反，内根鞘和毛干的分化良好的细胞缺乏p63。黑素细胞和间充质来源的细胞、成纤维细胞和内皮细胞(未显示)是p63阴性的 [6]。

2.3. p63的生物学功能

2.3.1. p63基因在细胞周期、转录及凋亡中功能

p63表达的变化与许多癌症有关，p63在许多人类肿瘤研究中，主要以ΔNp63的癌基因作用为主。TAp63同种型的外源性表达可以诱导培养细胞的细胞衰老，并抑制裸鼠异种移植物植入后的肿瘤形成和转移，这表明TAp63是一种肿瘤抑制因子 [16]，p63介导转录调控主要表现在转录激活和转录抑制两个方面。p63基因有p53类似的功能，也可作为转录因子起作用 [17]。TA型同源体可以结合p53同源序列并诱导p53靶基因的转录，而ΔN型不能诱导转录激活，因而具有转录抑制作用。

2.3.2. p63在发育过程中的功能

P63在各种上皮组织的发育、分化及形态发生过程中发挥重要作用，研究人员发现，小鼠p63基因及其各亚型失活会导致晚期小鼠胚胎的复杂畸形，小鼠会出现特异性发育畸形及发育异常 [18]，如缺乏四肢和其他表皮附属物，而且小鼠的表皮和鳞状粘膜经历非再生的分化。这就表明p63基因对正常上皮发育和功能至关重要。p63与许多疾病综合征有关。p63的种系突变在人类中发现，并导致六种罕见的常染色体显性发育疾病 [19] 这些综合征包括：EEC综合症即先天缺指(趾)、外胚胎发育异常和唇/腭裂；Hay-Wells综合症 [20] 和手、足裂畸(SHFM) [21]，这说明p63在调解上皮增生和分化过程中也有着不可或缺的作用。但是p63基因突变的患者均未发生肿瘤，而p53基因异质突变(Li-Fraumeni综合征)的病人总是不可避免的发生恶性肿瘤，这些证据均表明p63基因在胚胎形成过程中外胚层的发育分化方面起至关重要的作用 [22]。

3. p63与肿瘤

目前p63在肿瘤中的作用是研究的热点，随着研究的深入，不断有新的，不同的结论出现，最初认为P63是一种抑癌基因，并且可能是其突变所致肿瘤，近年来，随着科技的不断进步，发现p63基因在肿瘤中极少发生突变，更多表现为表达异常，P63基因缺失的小鼠不会表现出易患肿瘤的倾向。P63基因位点在多种肿瘤中会发生扩增，而且不同的亚型以不同形式表现出来，显示出癌基因或抑癌基因的性质，例如，TAP63和ΔNP63这两个亚型就具有截然相反的生物学功能，前者具有肿瘤抑制因子，而后者具有致癌的活性 [23]。有研究显示，P63基因过度表达常见于头颈部鳞癌、肺癌、乳腺癌、宫颈癌，前列腺癌等肿瘤中，且主要为ΔNP63α。ΔNP63α通过诱导HSP70 (Heat shock protein)的表达、激活β-Catenin信号途径、抑制胰岛素样生长因子结合蛋白3的表达及P73依赖的细胞凋亡途径，抑制肿瘤细胞凋亡，参与肿瘤的形成 [24]。不同的P63异构体在上皮细胞的生长分化、肿瘤发生发展过程中发挥着不同的作用，所以，研究肿瘤P63的表达状况尤其是其各个异构体的表达情况，将有利于人们深入认识其与肿瘤发生和发展的内在联系 [25]。

4. p63与宫颈癌

宫颈癌实质上是一种感染性疾病，HPV感染是引起宫颈癌的主要原因，90%以上的宫颈癌患者中可以检测到不同类型的HPV DNA [26]，尤以高危型HPV16、18型为主，HPV感染与宫颈上皮内瘤变(CIN)及子宫颈癌的发生、发展密切相关，HPV含有多个基因编码区，与宫颈癌相关的有瘤蛋白E2、E6、E7，它们负责编码病毒复制相关蛋白，其中E2参与转录调节，是主要的病毒转录因子，并负性调节E6、E7的表达；E6、E7基因主要与细胞转化及HPV的致癌性有关，是编码HPV最主要的癌蛋白。HR-HPV感染宿主细胞并进入宿主细胞后，病毒基因组在被感染细胞中插入宿主细胞基因组以整合的状态存在，整合态导致E2基因中断，并调控E6和E7基因的过表达，使细胞癌化能力增强 [27]。Martens等 [28] 的研究发现，p63蛋白与HPV感染密切相关。贾英等 [29] 的研究也表明，ΔNp63与HPV16 E7的表达密切相关。这就提示p63可能与宫颈癌的形成和发展密切相关。

4.1. p63在宫颈癌中的表达

p63在正常宫颈组织、宫颈癌变组织及癌旁组织中都有表达，但表达水平不同，且各亚型表达水平有明显的差异。p63主要定位于细胞核，在正常宫颈上皮中，p63表达局限于外宫颈的基底层和副基底层以及宫颈转化区的基底层和列下层细胞 [30] [31]。p63可望成为宫颈上皮不典型增生的生物学标志物之一，Garcia等 [32] 的研究表明，在液基细胞学检测中，p63能筛查出宫颈脱落细胞中的高度病变细胞。在轻度发育异常(宫颈上皮内瘤形成，CIN1)中，它在基底层和副基底层中表达，在中度和重度发育异常(CIN2和CIN3)中延伸至中层和上层 [30] [33]。p63可以成为区分宫颈鳞癌及腺癌的标志物，Kurita等 [34] 发现p63在子宫颈癌鳞状细胞癌中约占95%，而在腺癌仅为5%左右；Wang [35] 也提出97%的鳞癌p63呈阳性表达，而在腺癌和小细胞未分化癌中未表达。综上所述，p63在正常宫颈组织、CIN组织及宫颈癌组织中的表达呈递增的趋势，p63或许会成为宫颈鳞状细胞化生的标志，并且有望成为区分宫颈鳞癌和腺癌的标志物，对今后宫颈癌的治疗及预后有重要的帮助。

4.2. p63与瘤蛋白E6在宫颈癌细胞中的关系

虽然p63在人乳头瘤病毒生命周期中的影响已经通过在原代角质形成细胞中过量表达E6/E7或病毒本身作为附加体进行了广泛的研究 [36] [37] [38]，但是对于p63在宫颈癌中的功能以及在恶性表型的维持过程中E6/E7蛋白和p63之间是否存在相互作用仍存在知识空白。研究发现p63和HPV16有很大的相关性，二者能够共同定位在肿瘤组织的同一区域 [39]。有HPV感染的E6蛋白通过抑制p53基因的表达促进肿瘤细胞的癌变，E6与p53结合，致使p53进入泛素依赖的降解途径而被降解，从而促进肿瘤的发生 [29]。宫颈癌细胞中可能也存在着E6/p63信号转导通路。研究发现，HeLa细胞中稳定转染E2可以激活p63的信号转导通路 [40]。p63在宫颈癌组织中，主要表达的是β和γ亚型 [41]。Khalifa等 [42] 研究发现TAp63β是E6的靶位，当抑制内源E6/E7表达时，发现大量与细胞粘附相关的p53和p63目标基因被激活，并且证明是TAp63β和TAp63γ涉及到细胞粘附途径的激活，此外，通过共转染实验及E6AP siRNA沉默，证明E6诱导TAp63β的加速降解不是通过经典的降解p53的E6AP泛素连接酶途径。

4.3. p63与瘤蛋白E7在宫颈癌细胞中的关系

目前国内外有关p63与HPV相互作用机制的研究较少，p63与瘤蛋白E7之间的相关机制成为研究焦点，一项国外研究表明，E7的主要靶点是视网膜母细胞瘤(Rb)蛋白家族，它控制E2F转录因子的活性，E2F转录因子是S期基因的关键调节因子。Rb的失活对于分化依赖的生产性病毒生命周期和肿瘤进展很重要。E7是一种小核磷蛋白，分三个保守区域CR1、CR2和CR3 [43]。E7通过其CR2区域中保守的LXCXE (其中X代表任何氨基酸)结合基序与视网膜母细胞瘤肿瘤抑制基因产物pRb及其家族成员p107和p130结合。在低磷酸化状态下，pRb家族蛋白可以与E2F家族成员等转录因子结合，并抑制参与DNA合成和细胞周期进程的特定基因的转录 [44]。G1细胞周期蛋白依赖性激酶对pRb的磷酸化释放E2F，导致细胞周期进入S期。因为E7能够与未磷酸化的pRb结合，它可能通过破坏 pRb-E2F复合物而过早诱导细胞进入S期。E7对Rb功能的有效消除导致p53水平升高，因此，E6蛋白已进化为靶向p53进行降解。E6还激活端粒酶表达并调节含有PDZ结构域的蛋白质和肿瘤坏死因子受体的活性。E7蛋白还通过与组蛋白脱乙酰酶、细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂的相互作用来改变细胞周期控制。

5. 小结与展望

p63基因的亚型众多，且各个亚型在细胞周期及在肿瘤发生发展和转移中的功能各异，以及它们如何影响其他疾病发生发展，仍有待发现。研究表明，p63在鳞癌中有较高的表达性，宫颈癌，尤其宫颈鳞癌，严重影响着广大妇女的生命健康，因此，更好地了解p63及其亚型在宫颈鳞癌中的功能和相互作用成为当前研究的焦点。

参考文献