肝胆外科杂志2013年10月第21卷第5期Journal ofHepatobiliary Surgery,Vol,21,No.5,Oct.2013 391 thylnitrosamine on induction of cholangioearcinoma in Opisthorchis viverrini—infected Sman golden hamsters.Cancer Res,1978,38 (12):4634—4639. 18 Peng NF,Li LQ,Qin x,et a1.Evaluation of risk factors and clinico- pathologic features for intrahepatic cholangiocarcinoma in Southern China:a possible role of hepatitis B virus.Ann Surg Oncol,201 1, l8(5):1258—1266. 19 Zhou H,Wang H,Zhou D,et a1.Hepatitis B virus—associated intra— hepatic cholangiocarcinoma and hepatocellular carcinoma may hold comIDon disease process for carcinogenesis.Em‘J Cancer,2010,46 (6):1056—1061. 20 Lee CH,Chang CJ,Lin YJ,et a1.Viral hepatitis-associated intrahe— patic cholangiocareinoma shares colniTlOn disease processes with hepa— tocellular carcinoma.Br J Cancer,2009,100(1 1):1765—1770. 21 Lee TY,Lee SS,Jung SW,et a1.Hepatitis B virus infection and in- trahepatic cholangiocarcinoma in Korea:a case—control study.Am J Gastroenterol,2008,103(7):1716—1720. 22 Shaib YH,El—Scrag HB,Davila JA,et a1.Risk factors of intrahepat— ic cholangiocarcinoma in the United States:a case-control study. Gastroenterology,2005,128(3):620—626. 23 Yamamoto S,Kubo S,Hal S,et a1.Hepatitis C virus infection as a likely etiology of intrahepatic cholangioearcinoma.Cancer Sci,2004, 95(7):592—595. 24 E1一Serag HB,Engels EA,Landgren O,et a1.Risk of hepatobiliary and pancreatic cancem after hepatitis C virus infection:A population- based study of U.S.veterans.Hepatology,2009,49(1):116— 123. 25 Donato F,Gelatti U,Tagger A,et a1.Intrahepatie cholangiocarcino- ma and hepatitis C and B virus infection,alcohol intake,and hepato- lithiasis:a case—control study in Italy.Cancer Causes Control,2001 12(10):959—964. 26 Tao LY,He XD,Qu Q,et a1.Risk factors for intrahepatic and extra— hepatic cholangiocarcinoma:a case—control study in China.Liver Int, 2010,30(2):215—221. 27 Sirica AE. Ch0lan 0carcin0ma:molecular targeting strategies for che- moprevention and therapy.Hepatology,2005,41(1):5—15. 28 Blechacz B,Gores GJ.Cholangiocarcinoma:advances in pathogene・ sis,diagnosis,and treatment.Hepatology,2008,48(1):308— 321. 29 Zou SQ,Qu ZL,Li ZF,et a1.Hepatitis B virus X gene induces hu— man telomerase reverse transeriptase mRNA expression in cultured normal human cholangioeytes.World J Gastroenterol,2004,10 (15):2259—2262. 3O【Ji T,Li D,Cheng L,et a1.Epithelial—mesenchymal transition in— duced by hepatitis C virus core protein in cholangiocarcinoma.Ann Surg Oncol,2010,17(7):1937—1944. 31 Roskams TA,Libbreeht L,Desmet VJ.Progenitor cells in diseased human liver.Semin Liver Dis,2003,23(4):385—396. 32 Roskams T.Liver stem cells and their implication in hepatoeellular and cholangiocarcinoma.Oncogene,2006,25(27):3818—3822. 33 Koh KC,Lee H,Choi MS,et a1. Clinicopath0l0gjc features and prognosis of combined hepatocellular cholangiocarcinoma.Am J Surg. 2005,189(1):120—125. 34 Khan SA,Davidson BR,Goldin R,et a1.Guidelines for the diagno— sis and treatment of cholangiocarcinoma:consensus document.Gut, 2002,51 Suppl 6:VII一9. (本文编辑刘付宝)
表观遗传学与肝癌关系的研究进展 汪侃,钱叶本 【关键词】 表观遗传学;肝细胞肝癌;DNA甲基化;组蛋白修饰;miRNA调控 【中图分类号】R 735.7 【文献标识码】C 【文章编号】1006-4761(2013)05-0391-05
肝细胞肝癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)简称肝癌, 是人类最常见的恶性肿瘤之一。我国是肝癌的高发区,发病 人数居首位,死亡率在各种恶性肿瘤中占据第二位。它是一 种容易侵袭转移的恶性肿瘤,临床就诊者多属中晚期病人, 手术切除率低。未经治疗的肝癌患者5年生存率极低,大约 0—14%…,即使早期切除,术后5年复发率也在60%以上, 小肝癌仍达40%一50% 。其主要发病原因是肝炎病毒 (HBV、HCV)感染,黄曲霉毒素、过量酒精摄入及遗传性肝 硬化也可导致肝癌发生,但发病机制尚不清楚。过去认为 【作者单位】安徽医科大学第一附属医院肝胆外科,合肥230022 【通讯作者】钱叶本。 环境因素作用导致遗传学改变是肿瘤发生的主要原因,但大 量的研究表明,在肝癌发生过程中,只有少数癌基因或抑癌 基因发生突变。近年来,表观遗传学(Epigenetics)的兴起为 解答这些问题提供了新思路。本文就DNA甲基化、组蛋白 修饰和miRNA调控与肝癌关系的研究进展作一综述。 1表观遗传学的概念 随着人类对于肿瘤发病机制研究的深入,已经清楚地认 识到肿瘤的发生和发展不仅与细胞内的基因突变和缺失等 因核苷酸序列改变导致的遗传调控紊乱有关,还和表观遗传 的调控失衡有关。Waddington 在1939年首先提出了表观 遗传改变的现象,现今,表观遗传学已成为肿瘤研究中的热 点问题。目前较认可的表观遗传学定义是指在细胞分裂增 392 肝胆外科杂志2013年10月第21卷第5期Journal o厂Hepatobiliary Surgery,Vol,21,No.5,Oct.2013 殖过程中,不改变相关基因的DNA序列而影响相关基因表 达变化,并且这种改变还能通过有丝分裂和减数分裂进行 遗传的学科 J。主要研究与DNA序列变异无关的基因表 达,可遗传性现象的本质、功能、形成机制及其在疾病发生和 发展过程中的作用。DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNA调 控、染色体重塑、基因印记等都是肿瘤细胞异常表观遗传谱 的明显特征,它们参与了生物体的细胞分化、形态发生、变异 性和适应性,能够被基因和环境的因素所影响。目前研究热 点领域为DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA调控,它们在 哺乳动物基因表达调控中起到了重要的作用。 1.1 DNA甲基化 DNA甲基化(DNA methylation)是最早发现的表观遗传 改变现象之一,也是目前人类惟一发现的DNA自然修饰方 式。DNA甲基化的主要机制是由甲基转移酶(DNA methyl— transferase,DNMTs)催化s一腺苷甲硫氨酸作为甲基供体, DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基,形 成5一甲基胞嘧啶,这常见于基因的5"-CG一3序列。甲基化位 点可随DNA的复制而遗传,因为DNA复制后,甲基化转移 酶可将新合成的未甲基化的位点进行甲基化。DNMTs在哺 乳动物细胞中已知有活性的有四种,按其生物学功能又分为 两类:(1)DNMT1:作用于仅有一条链甲基化的DNA双链, 使其完全甲基化,可参与DNA复制双链中的新合成链的甲 基化。与组蛋白去乙酰基转移酶(HDAC)联合作用阻断基 因的表达;(2)DNMT3A、DNMT3B、DNMT3L:它们可甲基化 CpG岛,使其半甲基化,继而全甲基化,并参与细胞生长和 分化调控,在肿瘤基因甲基化中起重要作用 。启动子区 CpG岛(CpG island)的甲基化状态是当前DNA甲基化研究 的热门领域之一。CpG岛是由基因组中长度为300~3000 bp的富含CpG二核苷酸的一些区域组成,主要存在于基因 的启动子区和第一外显子区域。启动子区中CpG岛的未甲 基化状态是基因转录所必需的,而CpG岛序列中的胞嘧啶 甲基化可导致基因转录被抑制。肿瘤细胞在基因组整体低 甲基化(hypomethylation)的水平上,启动子区CpG岛区域却 表现出高甲基化(hypermethylation)状态,这导致肿瘤发生 过程中某些基因表达沉默,尤其表现在抑癌基因和错配修复 基因 ]。 1.2组蛋白修饰 组蛋白(histones)是存在于真核生物体细胞染色质中的 一组进化上非常保守的碱性蛋白质,含精氨酸和赖氨酸等 碱性氨基酸较多,约占总氨基酸25%左右。组蛋白分为5 种类型:H 1、H2A、H 2B、H3、H 4,后4种各2个形成组蛋白 八聚体,构成核小体的核心,占核小体质量的1/2。20世纪 90年代组蛋白一般被认为是DNA的包被蛋白,在基因的调 节表达的方面没有作用。现在普遍认为组蛋白在调节基因 表达、DNA损伤修复、复制和重组等方面发挥重大作用。组 蛋白的N一端尾部暴露在核小体的表面可发生共价修饰,从 而对基因表达发挥调控作用。常见的组蛋白尾部修饰方式 有:乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、多聚ADP糖基化等。 其中乙酰化和甲基化是组蛋白的重要修饰方式,乙酰化受组 蛋白乙酰基转移酶(Histone acetyltransferases,HATs)和组蛋 白去乙酰化酶(Histone deacetylases,HDACs)的共同调控,这 两种酶对组蛋白进行町逆性修饰调节组蛋白的乙酰化水平, 从而来调控转录的起始和延伸,乙酰化促进转录,而去乙酰 化为抑制转录 。组蛋白的甲基化主要发生在H3和H4 的赖氨酸和精氨酸的残基上,由组蛋白甲基转移酶(histone methyhransferases,HMTs)和组蛋白去甲基化酶(histone dem— ethylases,HDMTs)共同调控。赖氨酸残基可被单甲基化、双 甲基化和三甲基化,但精氨酸残基仅能被单甲基化和双甲基 化“ 。单一组蛋白修饰往往意义不大,多个组蛋白发生多 种共价修饰组合在一起,形成一个修饰的级联,共同发挥作 用。 1.3 miRNA调控 miRNAs是一类短序列、非编码、具有调控功能的单链小 分子RNA,长约22nt,广泛存在于真核和原核细胞中。miR— NA起始于pri—miRNA,pri—miRNA在核内被RNAase—m:Dro— she加工成长约70nt的pre—miRNA;pre—m iRNA在转运蛋白 Exportin-5的作用下,从核内运输到胞质,在另一种 RNAase—m:Dicer的作用下,pre—miRNA被切割成miRNA。 miRNA发挥生物学作用主要是结合到RNA诱导的基因沉 默复合物(RNA—induced silencing complex,RISC)中,形成非 对称RISC复合物,称为微小核糖核蛋白(miRNP),与靶基因 的mRNA碱基互补配对,导致靶基因mRNA降解或抑制翻 译。最近的研究发现,miRNA表达与多种癌症相关,绝大 多数的miRNA在基因组上定位于与肿瘤相关的脆性位点 (fragile site)。这说明miRNA在肿瘤发生过程中起至关重 要的作用,这些miRNA所起的作用类似于抑癌基因和癌基 因的功能 I。