生物钟基因Per2与肿瘤·综述·

窑窑窑窑国际生殖健康/计划生育杂志2009年11月第28卷第6期JIntReprodHealth蛐FamPlan，November2009熏Vol.28熏No.6生物昼夜节律普遍存在于各种生物体，许多生命现象，包括生理功能、生化指标和行为均表现出此节律。由于生物钟基因的发现和对其活动规律的揭示，使对生物昼夜节律的研究取得突破性进展。随着现代社会生活节奏的加快，机体昼夜节律的破坏已受到广泛关注。由此，运用现代时间生物学理论及其研究方法探索肿瘤细胞的基因表达时间特征已成为当前肿瘤研究的新热点。生物昼夜节律与生物钟基因昼夜节律是由一架“中央时钟”协调和控制的，通过这种协调和控制机体系统才能和谐运转，而这个“中央时钟”则是由一组呈节律表达的生物钟基因及其相关蛋白产物作为特异核心元件组成的[1]。哺乳动物的生物钟基因最早发现于下丘脑视交叉上核（SCN）中，以后又逐步发现其在外周组织中也有表达[2-3]。到目前为止，在哺乳动物体内至少发现有10种调节昼夜节律的基因CKIε；Clock；Per1，2，3；Bmal1；dbp；Rev鄄Erbα和Cryl，2[4]。生物昼夜节律的基本分子机制就是生物钟基因及其蛋白产物构成的自主调节的转录———翻译反馈回路。输入系统接受环境周期信号，传入到振荡器，调节相关基因的表达，经转录、翻译生成相应的蛋白质，当生成的蛋白质浓度达到一定程度时，反馈作用于自身基因的启动部位，使其浓度以24h为周期振荡，最后通过输出系统(包括与信号输出有关的钟基因和部分钟控基因）调节效应器的昼夜节律[4-5]。在此机制中，钟基因Clock与Bmal1形成Clock/Bmal1异二聚体，通过与Cry，Per和Re鄄Erbα基因启动子部位的e盒结合，激活这些基因的转录，而形成了Per及Cry蛋白反馈抑制基因的继续转录[6]。生物钟基因的这种负反馈循环构成人体内精确的内源性“分子钟”，在无外界信号影响时，以近于24h的周期自激进行。但研究发现，很多因素都可以破坏其正常运转，如辐射、药物等引起的DNA损伤会引起自主性生物钟相位的改变[7]。生物钟基因Per2与肿瘤增殖、凋亡Per2是机体维持正常节律所必需的基因，在调节生物周期节律和器官功能方面起着重要的作用，当其突变或缺失后，会引起节律系统的紊乱。人的生物钟基因Per2与肿瘤王朝霞综述李莉审校【摘要】生物钟基因普遍存在于生物界，其作用在于产生和控制昼夜生物节律的运转。最新研究发现，生物钟系统不仅在昼夜生物节律方面起重要作用，而且参与机体其他功能的调节。该系统一旦失调可能引起一系列严重疾病发生，如淋巴瘤、白血病、乳腺癌和抑郁症等。就重要的生物钟基因Per2与肿瘤增殖凋亡的关系、Per2的抗肿瘤机制、及Per2在妇科肿瘤方面的研究近况做综述。【关键词】生物钟基因；Per2；肿瘤；生物昼夜节律ClockGenePer2andTumorWANGZhao-xia，LILi.DepartmentofObstetricsandGynecology，theFirstHospitalofShanxiMedicalUniversity，Taiyuan030001，China【Abstract】Clockgenesisprevalentinbiologicalworld，andtheycanbringandcontrolbiologicalcircadianrhythm.Therearenewresearchesreportthatclocksystemnotonlyworkinbiologicalcircadianrhythm，butalsointheregulationofotherbiologicfunction.Ifthissystemisdestroyed，aseriesofdiseaseswilloccur，suchaslymphoma，leucocythemia，breastcancer，depressionandsoon.ThisarticleisareviewabouttherelationshipbetweenanimportantcircadianclockgenePer2andthetumorproliferationandapoptosis，theanti-tumormechanismsofPer2，andtherecentresearchSituationofPer2inthegynecologiconcology.【Keywords】Clockgene；Per2；Tumor；Biologicalcircadianrhythm渊允陨灶贼砸藻责则燥凿匀藻葬造贼澡蛐云葬皂孕造葬灶袁2009，28：377-379冤作者单位：030001太原，山西医科大学第一医院妇产科通讯作者：李莉，E-mail：[e-mail]·综述·377窑窑窑窑国际生殖健康/计划生育杂志2009年11月第28卷第6期JIntReprodHealth蛐FamPlan，November2009熏Vol.28熏No.6Per2基因与果蝇和小鼠的Per2基因分别具有44%和77%的同源系列[8]。Fu等[9]发现，小鼠节律基因mPer2在肿瘤发生中起着重要的作用，mPer2突变小鼠与野生型小鼠相比，发生肿瘤的风险明显增高。研究认为[10-11]，遗传切除引起mPER1和mPER2功能缺失会导致小鼠跑轮运动节奏控制的完全缺失。另外，这些动物还表现出明显的早熟过程和增生肥大趋势的增加。当γ射线照射后，mPer2缺失的小鼠以毛色变灰做出快速的应答反应，还会出现p53介导的胸腺细胞凋亡和肿瘤发生率提高。最近关于人乳腺癌和子宫内膜癌的研究也表明，肿瘤细胞中Period蛋白的缺失和异常是很普遍的现象。Winter等[12]在研究散发性和家族性乳腺癌时发现，Per2基因在肿瘤组织中的表达明显下降，表明生物钟基因的表达紊乱可能是家族性乳腺癌发病的一个重要因素。研究发现[13]，Per2的过表达会导致细胞分化减少和快速凋亡，也改变了凋亡相关基因的表达。mPer2过表达的实验组与对照组相比，c鄄myc，bcl鄄X（L）和bcl鄄2的表达水平下降，而p53和bax的表达产物增多。在体内p53与c鄄Myc促进因子相绑定，而且通过组蛋白脱乙酰化作用的机制来抑制该促进因子，从而抑制细胞生长和增殖。这些结果表明，节律基因mPer2可能通过导致细胞凋亡在肿瘤生长抑制方面起着重要的作用，这一作用是通过增强促凋亡信号和削弱抗凋亡通路来实现的。这些研究支持了生物钟基因在肿瘤发生中的重要作用，指出mPer2可能成为一种潜在的治疗恶性肿瘤的新方法。生物钟基因Per2的抗肿瘤机制一、Per2与癌基因、抑癌基因生物钟基因可通过调控原癌基因、抑癌基因以及编码caspases和转录因子的基因表达，在肿瘤发生中发挥直接或间接的作用[14]。Per2通过Bmal1/Clock异二聚体间接抑制原癌基因c鄄myc的转录。在mPer2突变小鼠体内c鄄myc过度表达，同时其所控制的抑癌基因Gadd45α的表达也被削弱，使得细胞持续异常增殖形成肿瘤。这一点在中国很多实验中也得到证实，mPer2过表达组小鼠体内c鄄myc的mRNA和蛋白表达水平明显降低，提示mPer2过表达可能会抑制c鄄myc的表达，从而抑制肿瘤细胞生长和增殖，诱导细胞凋亡。中国台湾有研究发现[15]，肿瘤细胞中大多数生物钟基因Per的启动子因cpG位点甲基化而失活，这与癌基因c鄄erB的表达密切相关。因此推论，Per的启动子因出现甲基化而失活，从而抑制Per的表达，同时导致癌基因c鄄erB的过度表达，而这可能与乳腺癌的发生有关。Fu等[9]研究还指出，在mPer2突变小鼠中，过表达的Mdm2蛋白通过竞争蛋白激酶位点，在转录后水平竞争性抑制p53的活化，从而使细胞持续增生。另有研究证实[16]，生物钟基因per2mRNA表达被抑制后，可导致p53的低调节和c鄄Myc的过表达，这两个作用都可促进肿瘤发生。二、Per2与细胞周期采用转基因技术增加Per2在肿瘤细胞中的表达后，S期细胞所占比例减少，G1期细胞比例明显上升，凋亡率也明显上升，使细胞增殖组织于G1期。这提示Per2可能通过G1期阻滞来诱导细胞的生长抑制。其他研究中也指出[9]，与细胞周期调控有关的基因的时间性表达，例如CyclinD1，CyclinA，Mdm鄄2和Gadd45alpha，在mPer2基因变异的小鼠体内是失去管制的。下调Per2表达加速了体外实验中肿瘤的生长，也使肿瘤细胞生长节奏的日振幅量成倍增加[17]。三、Per2与肿瘤血管内皮生成因子（VEGF）恶性肿瘤的缺氧环境诱导产生的VEGF在肿瘤血管生成中起着重要的作用。Koyanagi等[18]研究表明，Per2在移植瘤细胞中可以抑制组织缺氧引起的VEGF激动剂的活性，抑制肿瘤血管生成。实验也表明抗肿瘤血管生成药物在白天给药效果会大大增强，因为VEGFmRNA的表达波峰在白天，Per基因的表达波峰在夜间。节生物钟基因与妇科肿瘤有研究指出，与邻近正常细胞相比，子宫内膜癌细胞中节律基因Per1蛋白的表达明显减少，干扰了正常的细胞周期，而这点有利于子宫内膜癌细胞的存活[19]。迄今为止，节律基因在妇科肿瘤方面的研究甚少，实质性的研究进展不多，这就为妇产科临床和研究人员提供了研究的空间，诸如节律基因是否对女性生殖系统肿瘤细胞也具有抑制作用，以及是否还存在其他抑癌机制等。如最近有研究发现，节律基因Per2可以通过下调β鄄连环素及其目标基因来发挥其抗消化道肿瘤作用[20]。相信在不久的将来，Per2在妇科肿瘤方面的作用也可以有新发现。生物钟基因在细胞周期调控、DNA损伤修复应答和肿瘤生长抑制的过程中都起着重要的作用，这已在动物实验中得到证实。通过对生物钟基因Per378