EZH2,全称为Enhancer of Zeste Homolog 2,是一种在生物医学领域受到广泛关注的基因。EZH2编码的是一种组蛋白甲基转移酶,它属于Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2)复合体的核心成分。PRC2是一个重要的表观遗传调控因子,负责将组蛋白H3的第27位赖氨酸残基(H3K27)进行三甲基化(H3K27me3),这一过程通常与基因表达的沉默相关。EZH2在维持细胞命运、胚胎发育和基因表达的调控中发挥着关键作用。
研究发现,EZH2在多种癌症中表达上调,包括乳腺癌、胃癌和结直肠癌等,提示其在肿瘤发生发展中的重要作用。在胃癌中,STAT3信号通路被发现在驱动EZH2转录激活方面起着关键作用。STAT3通过结合EZH2的启动子区域,增强了EZH2的转录活性,进而导致EZH2的表达上调。STAT3、磷酸化的STAT3(EZH2)和EZH2的表达上调与胃癌患者的预后不良相关,并且与TNM分期的进展相关。此外,抑制STAT3和EZH2的表达可以增加胃癌细胞的凋亡比例,这表明针对STAT3-EZH2的相互作用可能是胃癌治疗的新策略[1]。
在B细胞淋巴瘤中,EZH2的突变与淋巴瘤的发生发展密切相关。EZH2的缺失或抑制可以抑制生发中心的形成和功能,而EZH2的突变可以进一步抑制EZH2靶基因的表达,促进淋巴瘤的发生。研究发现,EZH2在生发中心B细胞中高度表达,并且是GCB型弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCLs)的依赖性因素,这为EZH2作为DLBCLs的治疗靶点提供了理论依据[2]。
在结肠癌中,DCAF1(VprBP)被发现可以磷酸化EZH2,增强其核稳定性和酶活性。DCAF1介导的EZH2磷酸化导致H3K27me3水平升高,以及生长调控基因表达的改变,从而促进结肠癌的发生发展。这为结肠癌的治疗提供了新的思路,即通过抑制DCAF1-EZH2的相互作用来恢复基因表达,从而抑制肿瘤的生长[3]。
在生殖系统中,EZH2的剪接变异体在卵母细胞发育中起着重要作用。研究发现,EZH2的剪接变异体Ezh2Short会导致雌性小鼠的生育能力下降,卵母细胞发生障碍,以及卵母细胞中线粒体功能的受损。这表明EZH2的正确剪接对于小鼠卵母细胞的正常发育至关重要[4]。
EZH2还与其他表观遗传调控因子相互作用,共同调控基因表达。例如,NUT癌中的BRD4-NUT融合蛋白可以激活染色质,促进生长基因的表达。研究发现,EZH2在NUT癌中沉默了多个肿瘤抑制基因,如CDKN2A,这为NUT癌的治疗提供了新的策略,即通过抑制EZH2和BRD4-NUT的相互作用来恢复肿瘤抑制基因的表达,从而抑制肿瘤的生长[5]。
雄激素在女性生育中也发挥着重要作用,它可以调节卵巢基因的表达。研究发现,雄激素可以降低H3K27me3的水平,这是通过抑制EZH2的表达和活性,以及诱导Jmjd3的表达来实现的。这表明EZH2在雄激素调节的卵巢基因表达中起着重要作用[6]。
TP63基因融合在T和B细胞淋巴瘤中常见,并且预后不良。研究发现,TP63基因融合可以协调招募两个表观遗传修饰复合体,NCoR-HDAC3和KMT2D,这些复合体对于融合阳性淋巴瘤的存活至关重要。TP63融合蛋白定位于增强子区域,驱动独特的细胞状态,包括MYC和PRC2组件EED和EZH2的上调。抑制EZH2可以有效地治疗TP63融合阳性的淋巴瘤小鼠模型和患者来源的异种移植瘤,这表明EZH2可能是TP63融合阳性淋巴瘤的治疗靶点[7]。
长链非编码RNA(lncRNA)SNHG1在结直肠癌进展中发挥作用,它可以与PRC2相互作用,调节KLF2和CDKN2B启动子的组蛋白甲基化,从而影响基因表达。此外,SNHG1还可以在细胞质中作为miR-154-5p的竞争性内源RNA(ceRNA),降低miR-154-5p抑制CCND2表达的能力。这表明SNHG1可以通过多种机制在结直肠癌中发挥致癌作用[8]。
EZH2和SMYD3基因多态性与乳腺癌的易感性和预后相关。研究发现,EZH2基因的rs12670401和rs6464926位点的多态性与乳腺癌的易感性增加相关,而携带TT基因型的rs12670401位点和CC基因型的rs6464926位点与乳腺癌患者的总体生存期(OS)提高相关。这表明EZH2基因多态性可能是乳腺癌的易感性和预后标志物[9]。
综上所述,EZH2在多种生物学过程中发挥着重要作用,包括细胞命运维持、胚胎发育、基因表达调控、肿瘤发生发展和生殖系统功能等。EZH2的异常表达和功能失调与多种疾病的发生发展密切相关,这为疾病的诊断和治疗提供了新的思路和策略。未来,深入研究EZH2的功能机制和调控网络,以及开发针对EZH2的靶向治疗药物,将为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Pan, Yuan-Ming, Wang, Cheng-Gang, Zhu, Min, Wang, Shan, Lu, You-Yong. 2016. STAT3 signaling drives EZH2 transcriptional activation and mediates poor prognosis in gastric cancer. In Molecular cancer, 15, 79. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27938379/
2. Béguelin, Wendy, Popovic, Relja, Teater, Matt, Elemento, Olivier, Melnick, Ari M. . EZH2 is required for germinal center formation and somatic EZH2 mutations promote lymphoid transformation. In Cancer cell, 23, 677-92. doi:10.1016/j.ccr.2013.04.011. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23680150/
3. Ghate, Nikhil B, Kim, Sungmin, Shin, Yonghwan, Mumenthaler, Shannon M, An, Woojin. 2023. Phosphorylation and stabilization of EZH2 by DCAF1/VprBP trigger aberrant gene silencing in colon cancer. In Nature communications, 14, 2140. doi:10.1038/s41467-023-37883-1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37069142/
4. Guo, Shi-Meng, Liu, Xing-Ping, Tian, Qing, He, Ximiao, Zhou, Li-Quan. 2022. Regulatory roles of alternative splicing at Ezh2 gene in mouse oocytes. In Reproductive biology and endocrinology : RB&E, 20, 99. doi:10.1186/s12958-022-00962-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35791029/
5. Huang, Yeying, Durall, R Taylor, Luong, Nhi M, Eagen, Kyle P, French, Christopher A. . EZH2 Cooperates with BRD4-NUT to Drive NUT Carcinoma Growth by Silencing Key Tumor Suppressor Genes. In Cancer research, 83, 3956-3973. doi:10.1158/0008-5472.CAN-23-1475. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37747726/
6. Roy, Sambit, Huang, Binbin, Sinha, Niharika, Wang, Jianrong, Sen, Aritro. 2021. Androgens regulate ovarian gene expression by balancing Ezh2-Jmjd3 mediated H3K27me3 dynamics. In PLoS genetics, 17, e1009483. doi:10.1371/journal.pgen.1009483. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33784295/
7. Wu, Gongwei, Yoshida, Noriaki, Liu, Jihe, Weinstock, David M, Brown, Myles. 2023. TP63 fusions drive multicomplex enhancer rewiring, lymphomagenesis, and EZH2 dependence. In Science translational medicine, 15, eadi7244. doi:10.1126/scitranslmed.adi7244. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37729434/
8. Xu, Mu, Chen, Xiaoxiang, Lin, Kang, Sun, Huiling, Wang, Shukui. 2018. The long noncoding RNA SNHG1 regulates colorectal cancer cell growth through interactions with EZH2 and miR-154-5p. In Molecular cancer, 17, 141. doi:10.1186/s12943-018-0894-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30266084/
9. Ma, Shao-Jun, Liu, Yan-Mei, Zhang, Yue-Lang, Chen, Ming-Wei, Cao, Wei. 2018. Correlations of EZH2 and SMYD3 gene polymorphisms with breast cancer susceptibility and prognosis. In Bioscience reports, 38, . doi:10.1042/BSR20170656. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29089464/