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1、人类肿瘤与着丝粒蛋白F关系研究进展?766?中华实验外科杂志2007年6月第24卷第6期ChinJExpSurg,June2007,Vol24,No.6人类肿瘤与着丝粒蛋白F关系研究进展程宝春万经海动粒(kinetoehore)是着丝粒上的3层盘状结构,是有丝分裂和减数分裂中微管的附着点以及染色体分离的功能和结构基础.动粒正常结构的维持和功能的行使依赖于组成其各种元件结构的完整和功能的正常发挥.着丝粒蛋白F(CENPF)是外层动粒蛋白之一,构成纺锤体微管附着点,与染色体的运动和分离密切相关,并在染色体一微管动力学作用以及纺锤体检验点信号传导中发挥重要功能.近年研究结果显示CENPF是一个多功能
2、的动粒蛋白,在细胞有丝分裂和分化中发挥重要作用.然而遗憾的是,到目前为止CENPF的真正功能并不了解.早期在CREST(Caleinosis,Raynaudphenomenon,Esophagealaysmotility,SclerodaetylyandTelangieetasia)综合征中发现CENP-F表达异常,近年发现CENPF在人类肿瘤中高表达.用基因芯片研究证实其是差示基因一CENPF表达水平的变化是肿瘤产生的表型.多种研究得出CENP.F是一种与细胞增殖相关并依赖于细胞周期的着丝粒蛋白,是一种细胞增殖的标志物.一,CENPF的分子生物学早在1980年Moroi等偶然发现人类硬皮病患
3、者血清中存在一系列抗着丝粒抗体,通过它们克隆出的蛋白,后来称之为动粒蛋白,从此拉开了人类研究动粒蛋白的序幕.到目前为止,已发现多种动粒蛋白,包括CENPA,CENPB,CENPC,CENPG,CENPH,3173/2,CENPE,CENPF,BUB1和RanBP2等J.其中CENPF是在1993年由Rattner等在人类自身免疫系统疾病患者的血清中发现的着丝粒蛋白.到1995年又有两个研究小组使用人类自身免疫血清并通过视网膜瘤(Rb)基因产物结合蛋白而鉴定出来的一个大分子着丝粒蛋白,除命名为CENP-F外,又称Mito一作者单位:230022合肥,安徽医科大学第一附属医院神经外科sinL6J.
4、CENP.F的本质是一种大分子核磷蛋白,基因定位于人类1q32一q41,编码3113个氨基酸,其羧基端含有两个内部重复序列(2094?2487AA,2889?3113AA)和一个核定位信号,还有一个由两个亮氨酸拉链构成的核心区域(27922887AA).缺失分析得出:重复序列与CENP.F动粒定位稳定性有关,而核心区域是CENPF动粒定位的区域J.CENP.F相对分子质量有330KDJ,367KD5,350KD,400KD(可能,目前一般认为350KD.二,CENPF在细胞周期中表达及定位CENP.F是细胞周期依赖性的动粒蛋白,其表达和定位具有严格地细胞周期性,并按一定的时间,空间顺序组装到动
5、粒上的,这也是区别于其他动粒蛋白的一个重要特征J.CENPF在G1期不能检测到,从s期开始表达,到G2/M期达到表达最大量(峰值),然后当有丝分裂结束后则迅速降解.CENPF的定位具有高度动态性.CENPF是第一个被发现是核基质一部分的蛋白,也是第一个在G2晚期前动粒复合物检测到的动粒蛋白sj.CENPF在s期和早G2期核基质内均匀分布(细胞核蛋白),到晚G2期核膜破裂之前,CENPF定位于核膜或核孔上.一旦核膜破裂,进入M期,CENPF开始一系列的重新分布.即从有丝分裂前期开始CENPF从核基质定位到动粒上,直至中期.通过核酸酶消化研究,借助于电镜观察超微结构发现CENPF定位于动粒外层,并
6、且CENPF动粒定位还依赖于CENPI【9J,BUB1to,RanBP2(和Sgtl等动粒蛋白的定位.进入后期,CENPF脱离动粒,并定位到纺锤体中心体区.到末期,CENPF又与中间体及细胞内桥联系.不仅如此,CENPF还在纺锤体,星体等有丝分裂器上分布.CENPF这种不同时期不同表达和定位/分离(重分布)与其自身法呢基化和磷酸化/去磷酸化?综述?作用密切相关.三,CENPF的功能动粒是一个庞大的多种蛋白组成的复合物,介导纺锤体微管和染色单体的相互作用,保证纺锤体微管俘获染色单体并最终牵引其分配到两个子细胞中去,是完成细胞周期循环不可缺少的部分.组装动粒的不同蛋白是其结构和功能的基础.人类已经
7、对某些动粒蛋白的结构和功能进行了一系列的研究,并取得了一定的结果,不同动粒蛋白不同时期不同定位发挥着不同功能.然而,对其中大部分动粒蛋白功能并不了解,包括CENPF的真正功能到目前为止知之甚少.目前研究得出CENPF是一个保守的动粒蛋白,和其他哺乳动物,如鸟的CMF1【】和鼠的LEK1(是同源体,与细胞分裂,分化功能相关.虽然它们各不相同,但是都在各自物种延续中保持着稳定的结构和发挥着重要功能.依赖细胞周期的人类动粒蛋白CENPF,和其他外层动粒蛋白参与姐妹染色单体的分离和纺锤体检验点的信号通路,在细胞周期特别在有丝分裂期中起着重要作用.Holt等刮通过RNAi技术抑制CENPF的表达后,观查
8、中期染色体的排列,后期染色体的分离及胞质分裂情况,结果得出有丝分裂期延长,胞质分裂障碍.而Bomont等L】研究得出CENPF的缺失不会引起细胞周期中S期和G2期的改变,可以引起动粒装配失败和染色体的错误分裂,有丝分裂延迟包括减弱动粒定位张力,姐妹染色单体的导向,减弱动粒-微管的稳定性.CENPF对于动粒一微管相互作用的稳定性十分重要.同样,Yang等用RNAi技术抑制mitosin/CENP.F的表达后,观察到染色体集合减弱,并导致有丝分裂中期停顿,引起同原染色体极化失调;动粒排列到染色体上常常不能定向到纺锤体长轴上;姐妹染色体之问张力平均下降53%.这些现象共同推测:mitosin/CEN
9、PF缺失的细胞动粒马达功能缺乏,而这种情况类似于虫堡塞验盘查生旦筮丝鲞筮翅量P强:丝:CENPE的缺失.此外,mitosin/CENP.F缺失的细胞从后期开始出现程序性死亡(凋亡),凋亡的细胞呈现染色体臂的去浓缩,但着丝粒仍就在染色体上.因此,mitosin/CENPF是全部染色体排列成直线的基础,或许通过调整CENP.E和动力蛋白的功能提高正确动粒装配;mito.sin/CENPF缺失也是染色体去凝缩作用的触扳机,最终导致细胞凋亡.CENPE同CENP.F均组装于动粒外层,酵母双杂交实验和免疫沉淀实验已经证明CENP.F与CENPE有相互作用,并且CENPF最早与CENP.E结合.CENP.
10、F与CENP.E的联系还可以通过RNAi实验表明:当抑制CENP.E的表达时,CENP.F的定位有所减弱;当抑制CENPF的表达时,CENPE的定位也有所减弱.因而推测CENP.F在有丝分裂的动力学过程应该有重要作用;CENPF或许通过与CENP.E相互作用是染色体排列成直线所必需的.然而,CENP.F的功能是否与CEMP.E有关还不清楚.此外,CENP.F通过与转录因子作用而调节基因转录功.四,CENPF与人类肿瘤细胞周期是细胞复制的过程,在此过程中细胞生长并发育成为一个完整的生命体.细胞周期中最为重要的事件就是涉及遗传物质的复制并均匀地分配到两个子细胞中去.过程中每个事件的起始都受到精确的
11、调控,并且当某个事件执行错误时可以及时被修正,直至恢复到正常.从最简单的单细胞真核生物酵母到复杂的后生生物我们人类等,这些事件调控都是高度保守的.细胞周期事件的精确调控可以保证生命的存活和繁衍,而这些精确调控的丢失则会增加染色体的不稳定性,并且增加罹患肿瘤的风险.因此,细胞周期中染色体精确分离对于遗传物质稳定地遗传非常重要.这一过程在有丝分裂中是通过纺锤体微管和动粒的相互作用而完成的.一旦纺锤体微管和动粒的相互作用发挥异常,即会导致染色体不对称性分离,产生染色体性疾病,甚至引起基因组不稳定性包括癌基因的激活或是抑癌基因的失活即会导致肿瘤发生.动粒是着丝粒与微管相互作用的功能单位,动粒与微管的相
12、互作用是染色体分离的物质基础.因此,动粒功能障碍是与染色体异常分离导致的非整倍体性的产生密切相关.CENPF是外层动粒蛋白,和其他动粒蛋白参与姐妹染色单体的分离和纺锤体检验点的信号通路,在细胞周期中起着重要作用.人类肿瘤是一种与细胞周期异常密切相关的疾病,恶性肿瘤的本质是细胞周期调节失控,细胞呈现永生化.其中细胞周期异常引起的染色体倍体性(Ploidy)改变一染色体非整倍体性畸变被认为是恶性肿瘤细胞的一个显着的细胞遗传学特征.因此,从细胞生物学着手研究人类肿瘤产生机制时,就把与细胞周期相关的CENPF和肿瘤联系在一起.CENP.F是细胞周期性动粒蛋白,其异常表达已经在人类多种肿瘤中得到证实,特
13、别是恶性肿瘤.Konstantinidou等用免疫组织化学检测47例原发良性和非典型的脑膜瘤中mitosin/CENP.F,16-67,增殖细胞核抗原(PCNA),拓扑异构酶(TopoIIct)表达及其之间的关系.结果得出mitosin/CENP.F表达与增殖标志物KI-67,PCNA,TopolIa及有丝分裂指数(MI)相关.在随访21108月(平均60月),全切中有仅7例复发(占14.8%).mitosin/CENP.F标记指数(u)0.1%57%(平均3%),并与脑膜瘤分级,ki-67及MI正相关.在研究mitosin/CENP-F表达与预后之间的关系时,单变量分析mitosin/cEN
14、P-F与MI及肿瘤大小相关作为预后因子.多变量分析mitosin/CENP-FLI及KI.67u以及肿瘤大小作为独立的预后因子,得出当mitosin/CENPFLI>3%时肿瘤易复发.析因分析得出mit0sin/cENP-F优于其他描述增殖分数的指标,可以作为良好的增殖标志物以及预测脑膜瘤预后的指标.不仅在脑膜瘤中CENP.F表达异常,在星形细胞瘤中也发现包括蛋白水平和基因水平表达异常.星形细胞瘤中病理分级越高(恶性度高),CENP.F蛋白表达越高,CENF基因也表现出高度扩增.CENPF表达并且与星形细胞瘤患者预后相关,一般CENPF高表达,提示预后不良.本文作者等在研究CENP.F在
15、人脑胶质瘤中的表达,探讨其临床意义时,发现在64例人脑胶质瘤中CENPF?767?表达阳性率为77%,在10例正常脑组织中仅30%.前者显着高于后者(P<0.01).而在分析CENPF的表达与临床病理学特征之间的关系时,在不同性别,年龄,肿瘤部位,肿瘤直径,瘤周水肿及病理分类中差异无统计学意义(P>0.05),在不同病理分级中差异有统计学意义(P<0.05),高分级组较低分级组表达高.CENPF表达与人脑胶质瘤病理分级有关,对判断脑胶质瘤生物学特性有一定意义.除CREST综合征中发现抗CENP.F抗体外,在某些肿瘤患者血清中也能发现CENP.F的抗体滴度升高.而AbuShak
16、ra等提到恶性肿瘤中存在自身免疫的现象,得出肿瘤是自身免疫系统疾病.从这个角度看,也能说明CENP.F与人类肿瘤之间存在着一定的联系.可以得出CENPF在人类多种肿瘤中高表达,是一种与细胞增殖相关并依赖于细胞周期的动粒蛋白,在细胞增殖中起着重要作用.由于在细胞增殖异常为特征的人类肿瘤中CENP.F表达不同程度地高于非肿瘤患者,因此,人们常将CENP.F作为细胞异常增值的一个标记物,应用于不同的人类肿瘤,来判断肿瘤某些病理特征.与此同时,研究还得出CENF与肿瘤患者生存相关,用作肿瘤患者的预后因子,来判断预后.五,结语尽管CENP.F在细胞周期中的本质作用并不知晓,但在染色体的运动和分离中肯定起
17、着重要作用,对CENP.F功能的研究,有利于人类进一步探索细胞周期的奥秘,这将会引起更多学者们的关注.CENPF在CREST综合征中以及人类肿瘤中表达异常,除对研究CENP.F的本质功能提供某些相关证据,还可以从细胞生物学角度探讨人类肿瘤产生发展的本质.CENPF在动粒定位和功能发挥与其羧基端CAAX序列法呢基化密切相关,CAAX序列的法呢基化需要法呢酰基转移酶(一种翻译后修饰酶)的催化作用.因此,可以用法呢酰基转移酶抑制剂(FIIs)抑制CENP.F的法呢基化,影响其功能发挥,从而引起细胞周期停滞,细胞凋亡等,应用到人类肿瘤患者中,可以起到治疗肿瘤的作用,为研究新一代抗肿瘤药物提供一个新的靶
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32、,中国医药生物技术杂志的创刊可以说是应运而生,为繁荣我国医药生物技术领域的学术交流提供了新的平台.吴阶平院士为本刊创刊题词:活跃学术思想,繁荣科学园地.本刊的办刊宗旨是及时全面地反映我国医药生物技术研究成果和行业动态,积极推进医药生物技术研究及产业化发展.本刊将致力于快速传递世界医药生物技术前沿信息,大力推广先进医药生物技术,及时交流应用医药生物技术预防,诊断和治疗疾病的经验,为推动科技自主创新服务,为加强科研人员,企业,政府之间有效沟通,促进行业发展服务,为提高全民健康水平服务.本刊设定韵主要栏目有:政策法规导读,述评,新闻,论着,企业家论坛,争鸣园地,综述,行业之声,成才之路,新技术与新产品,科技园区巡礼等,欢迎我国医药生物技术领域的朋友们踊跃为本刊投稿,积极参与这个新的信息交流平台的建设.本刊提供Email投稿,但也接受文字打印稿.投稿具体要求请登录中国医药生物技术协会网站(www.cmba.org.an)或本刊网站(w-w.an)查询.本刊编辑部地址:100081北京市皂君庙乙7号.电话:010-62135779.传真:010-62115976.Email:cmbj01126.con.
