CDC25B與腫瘤相關的研究進展

1、CDC25B與腫瘤相關的研究進展                        【關鍵詞】  腫瘤；細胞周期；癌基因CDC25；綜述 在動物細胞的周期運行中需有很多酶的參與，其中最核心的酶是由一組作為催化亞基的周期依賴激酶（CDKs)和一組作為調(diào)節(jié)亞基的周期蛋白(Cyclin)所組成的絲/蘇氨酸蛋白酶。CDKs的活性受CDC25家族蛋白(

2、cell division control Cdc2 phosphostase)的精確調(diào)控。最近的研究發(fā)現(xiàn)，CDC25B在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。1  CDC25家族及其功能1.1  CDC25家族的組成哺乳動物中CDC25家族一共包括3種同源異構(gòu)體（CDC25A、CDC25B、CDC25C），約有50%的序列同源，是一組在細胞周期調(diào)控中發(fā)揮巨大作用的蘇/酪氨酸雙功能酶1。CDC25B基因位于人類染色體20p13，由于剪切方式不同而產(chǎn)生5種不同的剪切異構(gòu)體。目前只發(fā)現(xiàn)3種CDC25B蛋白（CDC25B1、CDC25B2和CDC25B3），這3種CDC25B蛋白到底哪種在

3、細胞周期中發(fā)揮主要作用還有爭議。1.2  CDC25家族蛋白在細胞周期中的作用以CDK1(CDC2)的激活過程為例，簡述CDC25家族蛋白在細胞周期中重要功能。當周期蛋白(CyclinA、B)和CDK1相結(jié)合，致CDK1分子構(gòu)象發(fā)生改變，T環(huán)(Tloop)移開，顯露14位和15位的蘇氨酸和酪氨酸，WEE1(Cdc kinase)/MYT1(memberassociated Tyr/Thr Cdc2 inhibiting kinase)能對Thr14/Tyr15進行磷酸化，以抑制CDK1的活性，并使CDK1分子構(gòu)象進一步發(fā)生改變，暴露161位蘇氨酸(Thr161)位點，使CAK(Cyc

4、lin dependent kinaseactivating kinase)能對Thr161進行磷酸化，此時由于CDK1分子的Thr14/Tyr15是磷酸化的，使得該分子不能激活，這種抑制性的磷酸化需CDC25家族雙功能磷酸脂酶去除磷酸化才能激活，激活的CDK1一方面可以抑制WEE1/MYT1的活性，同時可進一步激活CDC25家族蛋白從而形成自身正反饋環(huán)。在不同的CDKs中，CAK的磷酸化位點有所差異，CDK4/6為Thr172，CDK2為Thr160，而CDK1則為Thr161。同樣，不同的CDKs抑制性磷酸位點也不一致，WEE1/MYT1催化的是CDK4/6的Tyr17/Thr14，CDK

5、1/2是Thr14/Tyr15。而且，不同的CDC25家族蛋白在細胞周期中的作用時相亦有差異，CDC25A和CDC25C分別在S期和M期發(fā)揮主要作用2。2  CDC25B的正常生理功能2.1  CDC25B在S期中的作用整個細胞周期都能監(jiān)測到CDC25B的mRNA轉(zhuǎn)錄，起初的觀點認為 CDC25B只是在G2/M期過渡中發(fā)揮作用，后來發(fā)現(xiàn)CDC25B可以和CyclinACDK2相互作用。胞內(nèi)過量表達的CDC25B可以增強由于激活的RAS基因或丟失RB基因所誘導的細胞惡性轉(zhuǎn)化作用，同時CDC25B可以被Myc基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控，而Myc基因的主要調(diào)控位點是在細胞周期的早期事件，當用C

6、DC25B反義核苷酸下調(diào)HeLa細胞CDC25B的mRNA轉(zhuǎn)錄，并有效降低細胞內(nèi)的CDC25B蛋白表達水平時，大部分細胞被阻滯在S期或更早，而不是預期的G2/M期。上述均提示CDC25B在S期或甚至更早期中發(fā)揮著不容忽視的作用，有可能成為將來尋找CDC25B抑制劑的方向。因為在人類很多腫瘤中有著CDC25B過表達，過表達CDC25B賦予腫瘤細胞的生長優(yōu)勢與CDC25B在S期中的作用是密不可分的。2.2  CDC25B在G2/M期過渡中的“扳機”作用在G2晚期細胞中一切改變都是為細胞分裂所做準備，其中最重要的是中心體改變，包括結(jié)構(gòu)和生化成分的改變，微管的“核聚化”（nucleation

7、）和紡錘體的形成早于核內(nèi)的染色體濃縮和核膜的破裂，一旦核膜破裂，這樣細胞漿內(nèi)細胞骨架結(jié)構(gòu)(微管和紡錘體)就會順利地抓住濃縮的染色體，實驗表明紡錘體的形成和染色體的濃縮都需要激活CDK1/CyclinB。以上提示中心體中和細胞漿內(nèi)的CDK1/CyclinB激活早于細胞核內(nèi)的CDK1/CyclinB，但研究表明中心體并沒有CDC25家族蛋白存在，那中心體內(nèi)CDK1/CyclinB是如何被激活的呢？研究證實：CDK1/CyclinB的激活依賴于細胞漿內(nèi)CDC25B，對HeLa細胞和U2OS細胞的研究發(fā)現(xiàn)中心體內(nèi)的CDK1/CyclinB激活需要AuroraA(aurora kinase A)的輔助。

8、AuroraA主要作用在于將CDC25B“招募”至中心體內(nèi)，并對其353位絲氨酸進行磷酸化3?？傊珻DK1/CyclinB最初是在中心體和細胞漿中首先被激活的，激活的CDK1/CyclinB移位到細胞核，在極體樣(Pololike)激酶協(xié)助下完全激活細胞核內(nèi)的CDK1/CyclinB和CDC25C，從而形成自身的正反饋環(huán)。這樣細胞漿內(nèi)CDC25B的活性就像“扳機”可觸發(fā)細胞的有絲分裂4。后來實驗發(fā)現(xiàn)：通過顯微注射的方法，單純在細胞胞漿內(nèi)過渡表達CDC25B可以誘導畸形紡錘體的形成，表明細胞漿CDC25B確實可以產(chǎn)生分裂前期的胞漿事件。同時研究表明：CDC25B的146位絲氨酸可被激活的CDK

9、1/CyclinB磷酸化，且該位點磷酸化對CDC25B有效地啟動有絲分裂是必須的5。一旦細胞周期進入M期后，CDC25B蛋白則在一種依賴于蛋白酶(protesome pathway)的方式下迅速降解，該蛋白在被蛋白酶體（protesome）降解前需被CDK1/CyclinA磷酸化，且CDK1/CyclinB可以阻斷這種降解效應，這就保證了CDC25B蛋白在細胞周期中能夠被適時和適量地激活。最新研究發(fā)現(xiàn)：在CDC25B蛋白上發(fā)現(xiàn)DDG元件(DpSGXpS，為疏水氨基酸，X為任意氨基酸)可以對TrCP(屬于Fbox家族成員，為E3范素連接酶SCF中識別亞基)特異性識別，從而啟動蛋白泛素化降解過程6

10、。2.3  CDC25B在細胞核內(nèi)外來回穿梭與G2/M期限制點    細胞周期監(jiān)測點傳導通路一般由感受器、傳導器和靶蛋白三部分組成。很多研究表明CDC25在細胞周期監(jiān)測點傳導通路中處于最終的靶蛋白地位，是很多通路最終效應蛋白。在紫外線誘導纖維原細胞損傷的研究中發(fā)現(xiàn)，細胞內(nèi)P38激酶水平上調(diào)，該酶可以使CDC25B絲氨酸磷酸化(B1Ser309，B2/3Ser323)，使其成為一個1433蛋白結(jié)合位點，一旦1433蛋白與CDC25B相結(jié)合就會“遮蓋”其下游NLS(nuclear localization signal)序列，而使NES(nuclear ex

11、port siganal)序列發(fā)揮主要作用，從而介導出核效應。而CDC25B在細胞核內(nèi)的滯留對有絲分裂順利進行起著至關重要的作用，離開細胞核的CDC25B不但遠離自己的作用底物CDK1/CyclinB，而且結(jié)合了1433蛋白的CDC25B無法有效識別靶蛋白，從而可以誘導G2期阻滯，使細胞周期停滯而進一步啟動損傷修復機制7。CDC25B同時亦參與由放射線及其余致DNA損傷因素所誘導的細胞周期監(jiān)測點傳導通路。研究表明CDC25B在細胞核內(nèi)外穿梭依賴于NES和NLS序列及與1433蛋白成員的相互作用，關于NES和NLS序列具體定位目前尚未定論。最新研究顯示在CDC25B存在NES1（氨基酸2840）

12、和NES2（氨基酸5467）8兩個NES，至于1433蛋白與NES結(jié)合以及CDC25B移位至細胞漿對G2期監(jiān)測點是否不可缺少目前還有爭議。有研究人員發(fā)現(xiàn)，1433和1433能與CDC25B1蛋白磷酸化的絲氨酸特異性結(jié)合從而介導出核效應9。當氧化應激(oxidative stress)激活細胞內(nèi)PKB/AKt(protein kinase B)通路，PKB/AKt可以使CDC25B的353位絲氨酸(serine)磷酸化觸發(fā)出核信號，從而誘導G2期阻滯10。另外，在對HeLa細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，細胞毒性膨脹蛋白(cytolethal distending toxin )可以誘導HeLa細胞的“非損傷

13、”G2相阻滯，過量表達CDC25B可以對抗這種“非損傷”G2相阻滯，說明細胞毒性膨脹蛋白對細胞作用直接或間接地與CDC25B是相關的，但與CDC25B的細胞核內(nèi)外穿梭無明顯聯(lián)系11。2.4  CDC25B在生長發(fā)育中的作用小鼠實驗中，研究者發(fā)現(xiàn)CDC25B在胎鼠肝臟中過量表達，提示可能與胚胎發(fā)育相關12，但是最近研究資料又表明CDC25B和CDC25C不是生長發(fā)育所必須的，只有CDC25A才是CDC25家族中的原型（prototype），CDC25B和CDC25C的作用僅僅限于激活CDK1/ CyclinB和G2/M期的過渡，在同時敲除CDC25B和CDC25C的轉(zhuǎn)基因小鼠，細胞能正

14、常有絲分裂，小鼠能正常發(fā)育，有正常的功能監(jiān)測點檢驗。但敲除CDC25B的雌性小鼠喪失了生育能力，提示CDC25B與卵細胞的發(fā)育十分密切13。3  CDC25B在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用研究表明，在多種人類惡性腫瘤中，如前列腺癌、食管磷狀細胞癌、乳腺癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、胰腺癌、頭頸部腫瘤、胃癌、肺非小細胞癌、結(jié)腸癌、非霍奇金淋巴瘤、神經(jīng)母細胞瘤和甲狀腺癌等均存在不同比例CDC25B的過度表達。其中在乳腺癌、卵巢癌（30）14及結(jié)直腸癌（43）15的研究中發(fā)現(xiàn)：過量表達的CDC25B與腫瘤的惡性度、轉(zhuǎn)移及患者的預后相關。在非霍奇金淋巴瘤的研究中，56的樣本中CDC25B2過度表達，雖然未

15、發(fā)現(xiàn)與腫瘤的侵襲性及患者預后相關，但與患者死亡率相關16。在甲狀腺惡性淋巴瘤的研究中發(fā)現(xiàn)CDC25B過量表達率分別為63.8%，遠遠高于慢性甲狀腺炎，提示在甲狀腺惡性淋巴瘤轉(zhuǎn)化中CDC25B發(fā)揮著重大作用17。研究者在食管磷狀細胞癌的研究中發(fā)現(xiàn)高表達CDC25B的患者對放療高度敏感，高表達CDC25B是否與不良預后相關目前還沒有定論18。在食管癌細胞株的研究中發(fā)現(xiàn)過量表達CDC25B可以增強射線所誘導凋亡的效應19。有文獻20報道在胃癌中高達49的標本中有CDC25B過度表達且與腫瘤分期、浸潤的深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關。在早期子宮內(nèi)膜癌中過量的CDC25B（90）與ER（65）是相關的，而在晚

16、期子宮內(nèi)膜癌中CDC25B表達僅為42，而ER則降為17。可見在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生的早期CDC25B與ER可能有協(xié)同刺激轉(zhuǎn)化作用。在前列腺癌中CDC25B過度表達率高達97，過度表達的CDC25B可增強雄激素的轉(zhuǎn)錄激活作用，有助于前列腺癌向非雄激素依賴性生長轉(zhuǎn)化21。在肺非小細胞癌22、頭頸部腫瘤和神經(jīng)母細胞瘤23CDC25B的表達率分別為40、50和85。CDC25B在胰腺癌原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶及正常胰腺的表達分別為（48.6±16.3）%、（71.7±3.1）%和（8.3±18）%，顯然其在胰腺癌組織中是過度表達的，而且轉(zhuǎn)移灶的表達明顯高于原發(fā)灶。CDC25B特異性抑制

17、劑作用于高表達CDC25B的人胰腺癌細胞株發(fā)現(xiàn)，抑制劑可以明顯抑制該細胞株的生長并發(fā)生G2/M期阻滯24。上述這些都表明過度表達的CDC25B對于腫瘤的發(fā)生、發(fā)展起關鍵性作用，可能是潛在的診斷標記和治療靶點。                             4  過度表達的CDC25B致瘤機制關于過度

18、表達的CDC25B致瘤機制目前尚未明了，現(xiàn)將其可能機制總結(jié)如下：(1)通過其在S期中的作用促進腫瘤細胞DNA復制，從而賦予其生長優(yōu)勢。(2)過度表達CDC25B可致細胞內(nèi)畸形紡錘體的形成并過早進入M期，導致染色體在子代細胞中不均分配，從而造成遺傳基因組的不穩(wěn)定。(3)過表達的CDC25B可以使G2/M期檢驗點失效而導致細胞檢測機制的失調(diào)，從而增強細胞對許多致癌物和造成基因組不穩(wěn)定因素的敏感性。(4)CDC25B與多種癌基因如cMyc、Ras具有協(xié)同轉(zhuǎn)化作用。目前針對CDC25B的各種抑制劑的研究尚處于實驗階段，相信在不久的將來會有所突破?！緟⒖嘉墨I】  1NILSSON I，HOFF

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