SMYD2在惡性腫瘤中的研究進展

楊楠 王棹 張玉 綜述 張云艷 審校

蛋白質甲基化作為一種對蛋白質的調節方式，在許多細胞活動中起關鍵的調節作用，例如染色質重塑和基因表達。賴氨酸甲基轉移酶2(Lysine methyltransferase 2，SMYD2)是一類特殊的賴氨酸甲基轉移酶(SMYD)，包含SET結構域和MYND結構域，其中，SET結構域又被MYND結構域分隔為兩個部分[1]。SMYD2是SMYD家族的一員，它可以使組蛋白甲基化，也可以使非組蛋白甲基化，例如p53、視網膜母細胞瘤腫瘤抑制因子(Retinoblastoma，Rb)和熱休克蛋白90(Heat-shock protein 90，HSP90)[2]。通過對組蛋白和其他蛋白的甲基化作用，SMYD2在機體的生理病理過程中發揮重要的調控作用[3]。近年來，許多研究發現SMYD2的高表達與多種腫瘤的發生發展密切相關，本文就近年來SMYD2在腫瘤中的研究進展做一簡要綜述。

1 SMYD2的分子結構

Brown等[4]最早確定了SMYD2的基因位點為1q32.3，同時發現SMYD2在心臟、大腦、肝臟、腎臟、胸腺和卵巢組織中高表達。SMYD2分子由五個結構域構成，包括S序列(S-sequence)、MYND域、SET-I域(Insertion SET domain)、SET后結構域(Post-SET domain)和TPR域(Tetratrico-peptide repeat domain)[5]。SET域負責靶蛋白上賴氨酸殘基的甲基化，S序列對SMYD2發揮最佳的酶活性起關鍵作用[2]，MYND域是一個介導蛋白質間相互作用的鋅指結構[5]，CTD域(TPR域)使得SMYD2在決定p53底物的特異性方面起重要作用[3]。另外，SMYD2具有雙葉結構，這種結構的開閉運動可以調節底物的特異性[6]。

2 SMYD2的甲基化作用

2.1 SMYD2甲基化組蛋白

組蛋白3(Histone3，H3)包含大多數已知的組蛋白甲基轉移酶的靶向賴氨酸，因此它可作為調控表觀遺傳的通道[4]。研究表明[7-8]，組蛋白H3K9、H3K27上的賴氨酸甲基化對應于基因沉默，而H3K4、H3K36和H3K79的甲基化與基因轉錄活躍相關。Brown等[4]首先確定了SMYD2對H3K36具有甲基化作用，其后Abu-Farha等[9]發現SMYD2對H3K4也具有甲基化作用，這些甲基化作用可能使基因轉錄變得活躍，從而影響細胞的一系列活動。

2.2 SMYD2甲基化非組蛋白

相關研究表明[10]，SMYD2對p53的甲基化可抑制p53的活性，當p53的活性被抑制后，p53作為抑癌基因的作用就會被削弱，從而導致腫瘤的演變和發展[2]。另外，Saddic等[11]研究證明SMYD2可以使Rb甲基化，這種甲基化作用受細胞生長、細胞分化以及DNA損傷的調節。HSP90是一種可以穩定和活化200余種蛋白質的分子伴侶，Obermann等[12]發現SMYD2能夠甲基化HSP90，通過調節伴侶復合物的形成促進腫瘤細胞增殖，這可能在腫瘤發生發展過程中發揮關鍵作用。

3 SMYD2與腫瘤

3.1 SMYD2與卵巢癌

據全球數據統計，卵巢癌的發病率和死亡率位列女性癌癥的第八位[13]。卵巢癌的病理類型繁多，透明細胞癌(Clear cell ovarian carcinomas，CCC)是卵巢上皮性腫瘤的一種，Enggvist等[14]通過研究認為SMYD2可作為CCC的相關生物標志物，因其主要在卵巢腫瘤細胞的細胞質和細胞核中高表達。進一步研究得出SMYD2高表達與CCC的總生存期(Overall survival，OS)和疾病特異性生存期(Disease-specific survival，DSS)降低顯著相關。Kojima等[15]通過對臨床CCC標本檢查發現，與正常卵巢組織相比，SMYD2在CCC中呈高表達狀態(P=0.023)，而且SMYD2可以促進卵巢癌細胞的增殖。當使用SMYD2抑制劑LLY-507處理腫瘤細胞后，可抑制CCC的細胞活力，另外該研究還發現，抑制SMYD2表達可誘導CCC細胞發生凋亡，探究其機制，可能是因為敲除SMYD2后使卵巢癌細胞停留在前G1細胞周期，進而引起癌細胞的凋亡。Kukita等[16]通過研究發現，與正常卵巢組織相比，SMYD2在高級別漿液性卵巢癌(High-grade serous ovarian carcinomas，HGSOC)臨床組織中呈高表達(P=0.005)，當用siRNA敲低SMYD2后可誘導PARP的裂解，從而導致HGSOC細胞凋亡。當應用LLY-507后，會抑制HGSOC細胞的增殖，而且用LLY-507聯合奧拉帕尼治療卵巢癌會產生累積效應，其中奧拉帕尼是PARP抑制劑的一種，可用于BRCA1/2突變的HGSOC。這些研究表明SMYD2抑制劑可以單獨使用或與PARP抑制劑聯合治療HGSOC患者。如上所述，SMYD2可能成為卵巢癌的治療靶點，降低SMYD2的高表達可能成為治療卵巢癌的方向，進一步研發其抑制劑或敲除SMYD2基因有望成為卵巢癌治療的分子靶向方法，但是仍需要大量的臨床研究來驗證這一設想。

3.2 SMYD2與乳腺癌

乳腺癌是女性常見的腫瘤之一，并且位列全球女性癌癥死亡率的第一位[13]。在Song等[17]的研究中，將ONCOMINE數據庫的乳腺癌組織與正常乳腺組織中的五種SMYD蛋白酶的轉錄水平進行比較，發現浸潤性導管癌和浸潤性小葉乳腺癌組織中的SMYD2呈高表達，進而研究發現，MYD2的低表達水平與乳腺癌患者更長的無復發生存期(Relapse-free survival，RFS)有關(P<0.05)。髓樣乳腺癌是乳腺癌的一種亞型，具有較高的轉移率和死亡率。Liu等[18]對約50例乳腺癌組織中含有的組蛋白賴氨酸甲基轉移酶(Histone lysine methyltransferase，HMTs)進行分析，結果顯示SMYD2的高表達與髓樣乳腺癌患者的低生存率顯著相關(P<0.001)。三陰性乳腺癌(Triple-negative breast cancer，TNBC)是一種常見且具有侵襲性的乳腺癌亞型，其缺乏雌激素受體、孕激素受體和人表皮生長因子受體2的表達，與其他類型的乳腺癌相比，TNBC預后不良且生存率較低。Li等[19]研究發現，SMYD2幾乎在所有的乳腺癌亞型中呈高表達，在TNBC中，SMYD2通過調節STAT3和NF-κB的p65的甲基化和磷酸化，來促進TNBC細胞的增殖，并且增加TNBC細胞的存活機會，進一步探究其機制發現，STAT3有助于SMYD2介導的NF-κB激活，NF-κB也有助于SMYD2介導的STAT3激活。TNBC細胞中可能存在兩個正反饋回路：SMYD2-IL-6-STAT3-SMYD2和SMYD2-TNFα-NF-κB-SMYD2，這兩個回路可能導致SMYD2高表達促進TNBC細胞的增殖。另外，該研究通過裸鼠體內實驗發現，當用SMYD2抑制劑AZ505抑制SMYD2表達時可減少裸鼠乳腺癌細胞的增殖，探究其機制可能是因為AZ505阻礙癌細胞進入S期細胞周期，從而引起癌細胞的凋亡，提示SMYD2抑制劑可能調節TNBC的腫瘤進展。以上研究表明，調節SMYD2的表達水平可能為乳腺癌患者提供新的治療手段，但需要進一步探求SMYD2在乳腺癌中發揮作用的關鍵環節，通過對關鍵環節的調控來降低SMYD2的表達。同時也表明，SMYD2可能是診斷乳腺癌的潛在生物標志物，尤其是對TNBC的早期診斷可能會發揮重要作用，這將為乳腺癌的診治提供新的思路。

3.3 SMYD2與結腸癌

結直腸癌在全球癌癥數據統計中，發病率位列第三位，死亡率位列第二位[13]。Lai等[20]發現，與正常結腸組織相比，SMYD2在結腸癌組織中呈高表達，并發現SMYD2表達與臨床病理特征具有相關性，包括血管浸潤(P=0.007)、TNM分期(P=0.016)和淋巴結轉移(P=0.011)。進一步研究發現，SMYD2可能通過ERBB2/FUT4信號傳導途徑發揮作用，SMYD2高表達促進ERBB2的活化和FUT4的高表達，從而調節腫瘤細胞的增殖并使腫瘤細胞具有侵襲性。在Meng等[21]的研究中發現，與正常結腸組織相比，SMYD2在結腸癌組織中呈高表達。研究其作用機制發現，APC2可能是SMYD2的新作用靶點，SMYD2可能通過甲基化APC2的啟動子，也可能通過在結直腸癌細胞中募集DNMT1來抑制APC2的表達，從而激活Wnt/β-catenin途徑并誘導結腸組織發生上皮間質轉化(Epithelial to mesenchymal transition，EMT)，進而使腫瘤細胞具有侵襲性和轉移性。奧沙利鉑是治療結腸癌的一種常用化療藥物。Ren等[22]發現，在接受奧沙利鉑治療的患者中，SMYD2高表達的患者預后較差，進一步實驗發現，SMYD2可能通過上調結直腸癌的MEK/ERK/AP-1信號通路來誘導結直腸癌細胞產生對奧沙利鉑的耐藥性。以上研究表明，SMYD2可能參與結腸癌的進展，并且可能是影響結腸癌患者治療效果的重要因素。檢測結腸癌患者SMYD2的表達水平可能會為治療結腸癌提供更好的臨床策略，通過阻遏SMYD2高表達和使用其抑制劑聯合化療治療可能會使結腸癌患者生存受益。

3.4 SMYD2與腎細胞癌

腎細胞癌是男性泌尿系統常見的腫瘤之一。Pires-Luis等[23]研究發現，與正常腎組織相比，腎細胞癌中SMYD2呈更高的表達水平，進一步比較了三種腎惡性腫瘤(腎細胞癌、腎乳頭狀細胞癌、腎嫌色細胞癌)和一種腎良性腫瘤(腎上皮細胞瘤)中SMYD2的表達水平，結果顯示腎嫌色細胞癌中SMYD2表達水平最高，且明顯高于腎上皮細胞瘤，提示SMYD2表達水平或許可以用來區分腎惡性腫瘤和腎良性腫瘤。Yan等[24]研究發現，與正常腎組織及癌旁組織相比，SMYD2在腎細胞癌中呈高表達(P<0.0001)，分析得出SMYD2高表達與高TNM分期(P=0.007)、高腫瘤轉移率(P=0.009)、較差的OS(P=0.0014)以及無病生存期(DFS)(P=0.0279)顯著相關。當用SMYD2的抑制劑AZ505降低SMYD2表達時，腫瘤細胞中EMT相關蛋白的表達水平降低，腫瘤細胞的增殖受到抑制。該研究還發現，在腎細胞癌中SMYD2的表達可以調節miR-125b的表達，miR-125b可通過促進腎細胞癌腫瘤細胞的遷移和侵襲發揮致癌基因的作用，敲低SMYD2可使miR-125b的表達水平降低，從而降低腫瘤細胞的遷移性和侵襲性。進一步通過體內外實驗發現，SMYD2抑制劑可以和抗腎細胞癌藥物產生協同作用。目前的研究表明，SMYD2在腎細胞癌的發生發展中起著重要作用，SMYD2高表達會促進腎細胞癌細胞增殖，通過對其表達水平的檢測可能有助于評估患者的病情及預后，SMYD2高表達的患者病情可能更重，轉移的可能性更高，及早下調SMYD2表達可能成為治療腎細胞癌的方案。

3.5 SMYD2與白血病

白血病種類繁多，關于SMYD2與白血病的研究近年來也逐漸增多。Brown等[25]發現SMYD2在慢性淋巴細胞白血病(Chronic lymphocytic leukemia，CLL)、急性淋巴細胞白血病(Acute lymphoblastic leukemia，ALL)、慢性髓細胞性白血病(Chronic myeloid leukemia，CML)中呈高表達。CLL是西方國家成年人中最常見的白血病[13]。Oliveira-Santos等[26]分析CLL樣本中SMYD2的基因表達譜發現，與正常B細胞樣本相比，SMYD2在CLL患者中呈高表達(P<0.0001)。ALL是兒童常見的白血病。Sakamoto等[27]將SMYD2在小兒ALL樣本和非腫瘤性骨髓樣本中的表達水平進行比較發現，SMYD2在ALL中呈高表達(P=0.000428)，對ALL患者進行化學治療發現，與化療前相比，SMYD2的表達有所降低，且發現SMYD2高表達與ALL患者預后不良顯著相關，SMYD2高表達導致更低的3年總生存率(47.9%vs.79.3%，P=0.013)。急性髓細胞性白血病(Acute myeloid leukemia，AML)是以患者骨髓中惡性原始細胞的數量積累為特征的一組異質性血液惡性腫瘤。Zipin-Roitman等[28]進行研究發現，SMYD2下調可以通過p53非依賴性機制抑制AML細胞的生長。當敲除SMYD2時則會使AML細胞處于靜止狀態。同時發現，SMYD2敲低可賦予人類AML細胞對多種DNA損傷劑的相對抗性，而SMYD2高表達則會增加患者對化學治療的敏感性，并且與患者治療后較好的預后相關。進一步研究發現，下調SMYD2表達可導致相關甲基轉移酶SET7/9的上調，用(R)-PFI2抑制劑對SET7/9進行靶向處理可優先抑制SMYD2表達水平低的AML細胞生長，SMYD2可能與SET7/9之間存在代償作用關系。如上所述，檢測SMYD2的表達水平可能為白血病的診治帶來新的方向，在多種不同類型的白血病中SMYD2都有作為腫瘤標志物的潛力，同時SMYD2的表達水平與腫瘤細胞的生長狀態相關，通過降低其表達可能會延緩腫瘤生長，而SMYD2高表達的患者化學治療的效果較好，表明SMYD2有望成為治療白血病的新作用靶點，也可能與其他靶向藥物聯合應用，有助于創造新的腫瘤靶向藥物。

3.6 SMYD2與其他腫瘤

宮頸癌是常見的婦科惡性腫瘤之一，Sun等[29]發現，與正常宮頸組織相比，SMYD2在宮頸癌組織中高表達，并發現SMYD2高表達組比低表達組的OS低(P<0.05)，同時發現SMYD2在宮頸癌患者中的表達與FIGO分期和腫瘤大小有關，SMYD2高表達可能會導致患者較差的OS。另外，當抑制SMYD2表達后，細胞增殖標志物Ki-67和PCNA的表達顯著下調，宮頸癌細胞的增殖明顯降低。以上研究表明，SMYD2高表達可能與宮頸癌細胞增殖相關，但其機制仍需進一步研究。SMYD2抑制劑有望與宮頸癌的放化療治療相結合，其可能會增加宮頸癌患者對放化療治療的療效。

肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)是最常見的肝癌亞型，大多數HCC是在慢性炎癥性肝損害背景下發生的，因此HCC被視為炎癥誘導相關性腫瘤[30]。Zuo等[31]研究發現，與癌旁組織相比，SMYD2的表達水平在HCC組織中顯著上調，進一步研究發現SMYD2高表達與腫瘤大小(P=0.04)、分化(P<0.01)以及TNM分期(P=0.04)顯著相關，而且SMYD2高表達與較差的OS顯著相關，SMYD2高表達是HCC預后不良的獨立生物標志物。另外通過研究發現，SMYD2敲低后G0/G1期細胞的百分比顯著增加，S期細胞的百分比顯著降低(P<0.05)，SMYD2可能通過影響細胞分裂周期來調節細胞增殖。這些結果表明，SMYD2高表達與HCC的發生發展密切相關，SMYD2可能通過其高表達在HCC細胞增殖中發揮一定的作用，也可能在HCC的炎癥介導中發揮作用，但仍需更多的研究來探索其作用機制。

4 小結與展望

目前，腫瘤依然是威脅人類生命健康的重要疾病之一，探索具有診斷價值或預測作用的生物標記基因或分子，對指導腫瘤患者的治療，以及改善腫瘤患者的預后大有裨益。SMYD2作為一種調節腫瘤生長演變的甲基轉移酶基因，在生殖、消化、呼吸和血液等系統腫瘤中均有異常表達，其高表達可促進腫瘤細胞增殖和疾病進展，下調其表達水平可抑制腫瘤細胞的增殖和遷移。目前已有部分研究提示SMYD2在腫瘤中發揮的作用，這為臨床工作中腫瘤的有效治療提供更為可靠的依據。但SMYD2在不同腫瘤作用中介導的機制尚不明確，仍需進一步研究來探討SMYD2在不同腫瘤中的作用機制，這可能為腫瘤診斷、治療及預后評估提供新的研究方向，具有較高的臨床意義。未來通過對SMYD2的深入研究，可能為創造出更具準確性以及高效性的腫瘤抑制劑和靶向藥物帶來希望。