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文檔簡介
PDCD4的研究現在狀況及其與膠質瘤的凋亡關系綜述,腫瘤學論文PDCD4〔Programmedcelldeath4〕最早發現于1994年,作為新的抑癌基因被發現能夠促進細胞凋亡,抑制多種腫瘤細胞的生長、侵襲、轉移。膠質細胞瘤是中樞神經系統最常見的腫瘤,在臨床中,其發病率高、復發率高、預后極差。顯微神經外科技術的廣泛應用,使得在顯微鏡下能夠切除絕大部分的腫瘤組織,且術后的放化療能夠進一步殺死腫瘤細胞,但惡性膠質瘤的浸潤性、侵襲性生長仍然使得復發在所難免。本文將就PDCD4的最新研究進展,及其與膠質瘤的凋亡能否相關進行綜述。1PDCD4的發現PDCD4是一種新的腫瘤抑制mRNA,當前主要包括MA-3、TIS、H731、197/15a、DUG。人類PDCD4基因定位于10q24,cDNA全長約3.5kb,編碼區約1.4kb。PDCD4編碼蛋白約為469個氨基酸。PDCD4轉錄蛋白被證實通過抑制mRNA的翻譯抑制腫瘤細胞的生長。有研究發現PDCD4還能與miroRNA-21互相作用共同調節腫瘤細胞的生長。1995年ShibaharaK等在有關小鼠細胞凋亡的研究中發現了名為MA-3的mRNA,并報道MA-3在成年小鼠的組織細胞凋亡中起重要作用。2001年SchlichterU等在雞的v-Myb研究中同樣發現了與細胞凋亡相關的MA-3。2002年GKEA等在小鼠胰島素瘤細胞中克隆的Death-upregulatedgene〔DUG〕中同樣發現了MA-3,并且揣測DUG可能是通過MA-3來與eIF4A〔eukaryotictranslationinitiationfactor4A〕結合來調控細胞凋亡。這是最早的關于PDCD4促進細胞凋亡機制的描繪敘述。2PDCD4的抑癌作用2.1促進凋亡在動物實驗中已經證實PDCD4是新的抑癌基因,但當前PDCD4在人類腫瘤細胞中抑癌作用的機制尚不明確,對于PDCD4在人體抑制腫瘤生長的研究,多數學者以為存在其他因素共同作用的聯合機制。KumarN等人的研究發現:PDCD4在DNA損傷時能夠抑制p53基因磷酸化的缺失,WedekenL同樣發現PDCD4能夠抑制p53mRNA的翻譯,這一發現間接證明了PDCD4的抑癌作用,其詳細的分子生物學機制值得進一步研究,可能成為一個腫瘤治療的突破點。同時在他們的研究中發現Daxx蛋白與PDCD4之間存在協同作用,共同調控細胞凋亡。同樣,有學者對PDCD4的抑癌機制提出了相反觀點,以為PDCD4的下調會促進細胞凋亡:日本學者EtoK等人研究發現,即便在沒有凋亡誘導的前提下,PDCD4在某些特定microRNA影響下缺失時,也會引起procaspase-3〔半胱天冬酶-3酶原〕活性上調、PARP〔polyADP-ribosepolymerase〕裂解,進而引起細胞凋亡,但他們的研究結論同樣以為細胞凋亡的敏感性與PDCD4息息相關。WatersL等人在體外試驗中從蛋白質構造解釋了PDCD4蛋白與eIF4A互相作用的發生機制,他們通過磁共振光譜分析發現PDCD4的MA-3域與eIFS的非典型HEAT重復序列高度同源,PDCD4MA-3c通過其外表高度保守的包含3、4、5、6肽鏈的區域與eIF4A的N末端短肽構造域互相作用。后來WedekenL等人在活體實驗中第一次證明了PDCD4蛋白具有與RNA結合進而抑制翻譯的能力,并具體說明了它的作用機制與PDCD4蛋白的氨基酸殘基有關。近來WedekenL等人的研究證實了PDCD4除了能夠通過eIF4A來促進細胞凋亡外,還能夠直接與核糖體結合影響核糖體的翻譯促進細胞的凋亡。2.2抑制腫瘤細胞的轉移和侵襲性生長GaurAB等人研究顯示:PDCD4下調會明顯促進膠質母細胞瘤的增殖和侵襲性生長。ParkYM等人的研究發現hnRNPC能夠通過調控PDCD4及microRNA控制膠質母細胞瘤的侵襲生長潛能。在卵巢癌、肝癌研究中同樣得出了PDCD4能夠有效抑制卵巢癌、肝癌的增殖、分化、移行、轉移的結論。總之,PDCD4不但能夠促進腫瘤細胞的凋亡,同樣能夠抑制腫瘤細胞的轉移和侵襲性生長。對于PDCD4的研究即便不能在短期內治愈腫瘤,但在將來的臨床中能夠作為一種新的治療方案來抑制腫瘤細胞的增殖、轉移,造福腫瘤患者。當前PDCD4抑癌作用機制研究尚無一個統一的結論,但在各項試驗中確實證明其抑癌作用的存在,PDCD4能否存在其他更深層次的抑癌機制非常值得進一步的研究,我們在將來的實驗中將會就膠質瘤細胞的氧化脅迫與PDCD4表示出的改變及機制進行進一步研究。3PDCD4與膠質瘤PDCD4與膠質瘤的發病、發展密切相關。在已有的研究中,DikshitB等人的研究中顯示,在U87MG和A172多形性膠質母細胞瘤細胞株中,FAT1[HomosapiensFATtumor-suppressorhomolog1〔Drosophila〕]基因下調會引發PDCD4表示出的加強,繼而引起AP-1〔activatorprotein-1〕下調,引發AP-1目的基因MMP3、VEGF-C以及PLAU的低表示出,同時還能抑制炎癥因子COX-2、IL-1及IL-6,最終抑制細胞株中細胞的侵襲性遷移和增殖。這一研究如能進一步應用于臨床,不僅能夠促進膠質母細胞的凋亡,而且能夠減弱瘤周水腫,具有非常重要的臨床科研價值。另外JansenAP等人的研究顯示:來自神經膠質細胞、結腸、乳腺、腎臟以及肺部的60種腫瘤細胞中,PDCD4在蛋白及mRNA水平均有一定程度的缺失,在蛋白水平的缺失率更高層次,但并未研究PDCD4在細胞核內與細胞質內表示出水平差異,值得注意的是,該研究中,5種起源于中樞神經系統的腫瘤細胞的PDCD4蛋白完全缺失,這提示我們PDCD4在膠質瘤的發病中占有重要作用。GaoF等人進一步研究顯示PDCD4基因在膠質瘤中的沉默與其5'CpG端的甲基化有關,并且PDCD4表示出的高級別膠質瘤患者擁有較長的生存時間,這能否與當前膠質瘤治療的熱門MGMT的沉默有關,能否MGMT的沉默導致PDCD4基因5'CpG端的甲基化。這提示我們,對于替莫唑胺耐藥的MGMT高表示出的膠質瘤,我們能否通過上調PDCD4的表示出來促進膠質瘤細胞的凋亡?這可能會成為將來替莫唑胺耐藥膠質瘤治療的新的突破點。另有多項研究發現膠質母細胞瘤中microRNA-21的上調會使PDCD4功能的缺失,進而造成膠質母細胞瘤的惡性增殖。這提示我們PDCD4與microRNA的相關性可以以作為一個研究方向。有關膠質瘤與PDCD4相關性的研究當前國內外尚較少,但現有的研究結果提示我們,膠質瘤的發病、增殖與PDCD4的基因或蛋白水平的缺失密切相關,以上綜述提示我們PDCD4與膠質瘤的相關研究值得我們通太多個不同的角度進一步研究,并有著廣闊的臨床應用前景。4瞻望膠質母瘤因其惡性程度高、手術后復發快、放化療效果差,而成為臨床治療的難題。近年來新的治療手段層出不窮,但患者的總體預后仍未得到明顯改善。新的治療手段急待出現。綜述前文,研究發現PDCD4作為新的腫瘤抑制因子,通太多種途徑介入細胞凋亡,它不但能夠抑制腫瘤細胞的增殖,而且能夠抑制腫瘤的侵襲性生長、轉移,同時還可抑制腫瘤及瘤周炎癥因子的產生。通過PDCD4與膠質瘤的相關研究,我們能夠試驗將PDCD4促進凋亡、抑制遷移、抑制炎癥因子的特性應用于臨床來改善患者的預后,開發新的膠質瘤治療方案,GaoF等人的研究更提示我們:PDCD4與膠質瘤的研究可能為MGMT〔+〕替莫唑胺耐藥的患者帶來新的希望。PDCD4在包括膠質細胞瘤在內的多種腫瘤細胞中有高頻缺失,存在一定的特異性,但當前國內外有關PDCD4促進膠質瘤凋亡的研究仍然較少,值得我們去進一步研究。綜合以上,PDCD4及其表示出產物作為新的膠質瘤治療的基因靶點,具有非常重要的研究價值。【以下為參考文獻】[1]SoejimaH,MiyoshiO,YoshinagaH,etal.Assignment1oftheprogrammedcelldeath4gene〔PDCD4〕tohumanchromosomeband10q24byinsituhybridization[J].CytogeneticandGenomeRes,1999,87〔1-2〕:113-114.[2]ShibaharaK,AsanoM,IshidaY,etal.Isolationofanovelmousegene<i>MA-3</i>thatisinduceduponprogrammedcelldeath[J].Gene,1995,166〔2〕:297-301.[3]GKEA,GKER,KnolleA,etal.DUGisanovelhomologueoftranslationinitiationfactor4GthatbindseIF4A[J].BiochemiBiophysResComm,2002,297〔1〕:78-82.[4]YangH-S,ChoM-H,ZakowiczH,etal.AnovelfunctionoftheMA-3domainsintransformationandtranslationsuppressorPDCD4isessentialforitsbindingtoeukaryotictranslationinitiationfactor4A[J].MolCellBiol,2004,24〔9〕:3894-3906.[5]SheedyFJ,Palsson-McdermottE,HennessyEJ,etal.NegativeregulationofTLR4viatargetingoftheproinflammatorytumorsuppressorPDCD4bythemicroRNAmiR-21[J].Natureimmunol,2009,11〔2〕:141-147.[6]SelaruFM,OlaruAV,KanT,etal.MicroRNA-21isoverexpressedinhumancholangiocarcinomaandregulatesprogrammedcelldeath4andtissueinhibitorofmetalloproteinase3[J].Hepatology,2009,49〔5〕:1595-1601.[7]FassanM,Piaai,BattagliaG,etal.Programmedcelldeath4〔PDCD4〕expressionduringmultistepBarretts'carcinogenesis[J].JClinPathol,2010,63〔8〕:692-696.[8]GaurAB,HolbeckSL,ColburnNH,etal.DownregulationofPDCD4bymir-21facilitatesglioblastomaproliferationinvivo[J].Neuro-oncology,2011,13〔6〕:580-590.[9]SchlichterU,BurkO,WorpenbergS,etal.ThechickenPDCD4geneisregulatedbyv-Myb[J].Oncogene,2001,20〔2〕:231-239.[10]CmarikJL,MinH,HegamyerG,etal.DifferentiallyexpressedproteinPDCD4inhibitstumorpromoter-inducedneoplastictransformation[J].ProcNatAcadeSci,1999,96〔24〕:14037-14042.[11]KumarN,WethkampN,WatersL,etal.TumorsuppressorproteinPDCD4interactswithDaxxandmodulatesthestabilityofDaxxandtheHipk2-dependentphosphorylationofp53atserine46[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