李惠晨，马勇政，申亮亮，张 健

(1第四军医大学基础部生物化学与分子生物学教研室，西安710032;2第四军医大学学员旅)

蛋白质分子链在乙酰基转移酶的作用下嫁接一个乙酰基，此过程称为蛋白质的乙酰化修饰，是一种普遍存在的翻译后修饰现象。蛋白质(包括组蛋白和非组蛋白)的乙酰化修饰主要发生在赖氨酸上。随后的功能研究［1］显示，蛋白质乙酰化修饰对蛋白质的功能可以产生很大的影响，包括酶的活化与失活、蛋白质稳定性、亚细胞结构定位和特殊功能复合体的形成等。最近有研究发现，大部分组蛋白在肿瘤细胞呈低乙酰化状态，组蛋白乙酰化修饰能够调控基因的表达，并且其在肿瘤发生、发展中扮演重要角色。蛋白质乙酰化修饰在肿瘤发生中的作用逐渐成为研究热点，已有研究者将其应用于肿瘤的临床治疗中。现将蛋白质乙酰化修饰在肿瘤发生、治疗中的作用综述如下。

1 蛋白质乙酰化修饰在肿瘤发生中的作用

细胞通过逃脱细胞凋亡和生长抑制信号的作用获得无限增殖的潜能，这是肿瘤发生的标志之一［2］。随着对肿瘤认识的深入，人们发现DNA序列以外的调控机制异常在肿瘤的发生、发展过程中也十分重要，这种调控机制被称为表观遗传学［3］。细胞表观遗传学的改变与早期的蛋白修饰有很大联系，其中乙酰化修饰尤其重要，乙酰化修饰能够作为开关引起其他修饰的出现。

1.1 乙酰基转移酶与肿瘤发生 乙酰化修饰以及乙酰化/去乙酰化动态调节的异常，均能够导致异常基因表达的出现，可能成为致癌的因素。如果忽略组蛋白去乙酰化酶的影响，组蛋白乙酰化酶(HATs)可能会对肿瘤发生起到很重要的作用。例如，p300和p300/CBP相关因子(PCAF)是一种乙酰化酶，其在肌源性依赖细胞周期的抑制作用中扮演重要角色，与肿瘤的发生密切相关。另外，在某些肿瘤中发现，p300 的表达呈现一个较高水平［4，5］;并且，在p300位点的等位基因杂合性缺失被证明与结肠癌、乳腺癌以及脑部肿瘤有重要联系［6］;p300还参与了对雄激素感受器的反式激活，在前列腺肿瘤的进展中有潜在的重要作用［5］。

乙酰基转移酶p300和CBP也因介导p53、Rb等蛋白质的转录共激活过程而有肿瘤抑制的功能。而p300在肿瘤发生中的作用首次被报道是作为腺病毒E1A癌基因产物的结合。CBP的报道是在白血病病例中，CBP基因的变异导致了CBP酶活性的丧失，这表明CBP活性的丧失与白血病的产生可能有关。乙酰化酶PCAF的低表达在肠型胃癌的发展中起到重要作用但是缺少相关的临床验证［7］。

以上的研究均表明乙酰基转移酶与肿瘤的发生具有重要的联系。尽管乙酰化动态调节的异常与肿瘤发生的关系和确切机制仍不十分明确，但组蛋白乙酰化被作为一种新出现的肿瘤标志而成为研究的热点。

1.2 组蛋白乙酰化修饰与肿瘤发生 组蛋白的尾部有多种化学修饰作用，这种特殊修饰的组合形式提供了转录调控效应蛋白结合位点，可以改变其与DNA的结合状态，达到有效调节染色质转录状态的动力学转换，进而影响基因的表达(例如:H3和H4发生乙酰化后有利于激活基因转录，而H3K9发生甲基化后可以抑制基因转录)，近端启动子核小体的高乙酰化状态能够促进基因转录的发生。结合在上游激动区域的转录因子或激动子，增加了特殊的乙酰基转移相关酶(比如p300、CBP和PCAF)，用来产生近端启动子核小体部组蛋白H3和H4残基的乙酰化［8］。所以，HATs可作为辅激活因子调控转录。

组蛋白修饰不仅发生在个别启动子上，在DNA广泛的区域(包括编码区和无启动子区)也有发生，被称为总体的组蛋白修饰，与前列腺癌的发生密切相关。组蛋白H3K18和H4K12乙酰化水平的改变以及H3K4的二甲基化共同作用能够促进前列腺癌的发生。这些组蛋白的整体修饰对前列腺癌的患者再度发生肿瘤具有一定的临床预见性［9］。同时，在肝细胞肿瘤也发现存在组蛋白的乙酰化过度修饰现象［10］。雄激素受体(AR)是一种激活转录因子的配体，是类固醇激素受体超家族的一员。在前列腺细胞癌变的早期阶段，肿瘤细胞的生长依赖于雄激素的作用，AR通过调节基因的表达作用直接介导这一过程。在转录调节中，AR增加了辅因子的数量，这些辅因子拥有乙酰化修饰酶活性，包括 p300/CBP。HATs和乙酰化酶在雄激素的精确调节中起关键作用，很可能在前列腺肿瘤的发展中起重要作用［11］。因此，组蛋白乙酰化修饰的改变成为了肿瘤检测的一个重要标志。

HATs和乙酰化酶之间的动态平衡控制着染色质的结构和基因的表达，它们功能紊乱是肿瘤发生、发展的重要分子机制。组蛋白乙酰化是可逆的动态过程，可逆性的组蛋白乙酰化平衡对维持染色质结构和调节基因表达有着至关重要的作用。组蛋白乙酰化可以激活特定基因的转录过程，组蛋白去乙酰化使基因启动子不易接近转录调控元件，从而抑制转录。目前研究发现，催化组蛋白乙酰化的HATs(例如p300/CBP、pCAF、ACTR等)或催化组蛋白去乙酰化的HDAC可与一些癌基因和抑癌基因产物相互作用，从而修饰或介导这些产物对细胞分化或细胞增殖相关基因转录的作用。

1.3 非组蛋白的乙酰化修饰与肿瘤发生 乙酰化修饰除了对组蛋白起调节作用，对非组蛋白功能也具有调节作用。p53是第一个被发现的具有乙酰化修饰的非组蛋白，也首次证明了赖氨酸乙酰化修饰也参与非组蛋白的活性调控过程。

p53的乙酰化修饰在CBP/p300和PCAF的调节下完成。CBP/p300调节下的p53乙酰化作用对辅因子的高效募集反应以及体内p53靶基因的激活都有重要意义［12］。DNA损伤引起p53的磷酸化，能够提高其与p300和PCAF的亲和性，从而能够促进p53羧基端乙酰化作用的发生，如p300对K372、K382以及PCAF对K320的作用。在CBP/p300调解下，p53羧基端的乙酰化能直接对抗酶蛋白体的泛素化作用，增加蛋白质的稳定性［13］。鼠双微基因2(MDM2)的基因产物是一种锌指蛋白，能够抑制体内外CBP/p300介导的p53乙酰化的发生，而肿瘤抑制因子p14ARF能够抑制MDM2的表达作用［14］。p14ARF能够提高p53赖氨酸382(K382)的乙酰化水平，并且在 MDM2突变的情况下，p14ARF对K382乙酰化作用增强。另外，p14ARF提高了p53-MDM2复合体与染色体的结合能力，从而限制了p53去乙酰化的进程［15］。乙酰基转移酶Tip60是一种辅因子，可以被p53募集，并促进p53赖氨酸120(K120)乙酰化的产生［16，17］。Tip60 的活性与 DNA的修复和细胞凋亡均有重要关系。更为关键的是，Tip60是一种p53介导的细胞周期阻滞作用的激活剂［18］。前凋亡靶基因PUMA和BAX的激活可以由p53介导，受K120的乙酰化影响，但是细胞周期蛋白依靠性激酶抑制剂家族中的重要成员p21和癌基因MDM2的表达对乙酰化作用没有影响。另外，K120乙酰化修饰对p53的稳定性和p53与DNA的结合作用均不产生影响，K120乙酰化修饰发生在DNA损伤应激通路以及受p19ARF调控的多个癌基因应激通路［19］。研究［20］发现，K120 的乙酰化修饰能够调节p53介导的细胞凋亡作用。更重要的是，乙酰化缺失的p53-8KR突变细胞株虽然保留了DNA转录因子的功能，但是不能进入细胞周期发生分化，并且不会自我凋亡［19］。还有研究表明，IFN-γ能够通过p53依赖的方式，下调人和小鼠的气管上皮细胞中BH3结构域(Bmf)的表达，p53针对其他细胞死亡刺激剂(包括紫外线辐射和HDAC抑制剂)的作用也能够抑制Bmf的表达。Bmf的表达抑制通过IFN-γ影响细胞自噬，而p53的去乙酰化作用能够抑制Bmf的表达减少细胞自噬的发生［21］。上述均表明乙酰化作用发生是p53介导的肿瘤抑制作用的重要方面。

乙酰化酶对p53功能的发挥中扮演着重要的角色。乙酰化作用能够增强p53的DNA结合能力和反式转录作用，而去乙酰化作用抑制p53依赖的转录作用。如今发现4种去乙酰化酶(HDAC1、HDAC3、SIRT1和 SIRT7)对 p53产生去乙酰化作用［22，23］。包含HDAC1的复合体能够作用于 p53产生去乙酰化作用，MDM2通过招募包含HDAC1的复合体发挥对p53乙酰化的抑制作用［18］。MDM2也是p300的作用靶点，能够在其介导下发生乙酰化，从而抑制 MDM2 介导的对 p53 的降解作用［24，25］。有研究发现，抑制SIRT1和HDAC2的表达能够增强p53介导的促凋亡作用。

以上研究证明，动态的乙酰化过程对p53发挥肿瘤抑制作用有重要的影响。然而，目前还没有在肿瘤中发现p53乙酰化修饰状态改变报道，但是肿瘤中乙酰化修饰改变以及其对p53功能的影响会成为肿瘤治疗的研究热点。

2 蛋白质乙酰化修饰在肿瘤治疗中的作用

随着检验技术的发展和研究的深入，蛋白质乙酰化修饰的研究取得了新的进展，其与肿瘤发生的关系也越来越受到关注。尽管确切的机制并不十分清楚，但对加深认识肿瘤的发生机制有重要意义，也为肿瘤的治疗提供了新的思路。有研究发现，对乙酰化酶化学药物的抑制作用能够减少肿瘤干细胞的数量，并且HDAC的抑制剂能够减少宫颈部鳞状细胞癌的上皮—间质转变［26］。乙酰化酶抑制剂可以引导肿瘤细胞生长停滞、分化和凋亡，是很有前景的肿瘤治疗药物。目前，超过10多种乙酰化酶抑制剂作为治疗血液肿瘤和恶性实体瘤药物，有上百个临床试验正在进行中。

乙酰化酶抑制剂具有很好的抗肿瘤活性，乙酰化酶抑制剂对膀胱、骨、乳腺、子宫等多种肿瘤细胞产生明显的细胞凋亡、增生抑制、细胞周期阻滞等作用，表现出良好的抗肿瘤作用。多种乙酰化酶抑制剂进入抗肿瘤治疗的Ⅰ期或Ⅱ期临床研究。另外，许多研究表明乙酰化酶抑制剂不仅对肿瘤细胞存在直接的抑制作用，而且还可以克服肿瘤对其他药物的抗药性，这使得乙酰化酶抑制剂与其他抗肿瘤药物的联用成为可能。

另外，了解蛋白质乙酰化修饰与肿瘤发生的关系对加深了解某些抗肿瘤药物的作用机制也有重要意义，如吉非替尼是表皮生长因子酪氨酸激酶的抑制剂，是一种抗肿瘤药物，能够直接或间接的促进肿瘤细胞中的组蛋白H3高乙酰化形成。研究［27］发现，吉非替尼是通过增强p300/CBP的活性，从而降低p21的表达以及减弱细胞周期停滞作用，起到杀死肿瘤细胞的作用。苯乙基异硫氰酸酯能够降低前列腺癌的发病风险并且能够抑制前列腺肿瘤细胞的生长，其抑制AR调节下的转录活性和前列腺肿瘤细胞生长的可能机制是通过miR-17介导下对PCAF的抑制作用实现的［28］。抗肿瘤药物贝沙罗汀在CBP/p300诱导下能够抑制甲状腺肿瘤细胞NF-κB依赖的生长作用以及侵袭作用［29］。

肿瘤的靶向治疗已成为现在的研究热点，多种乙酰化酶抑制剂已进入抗肿瘤治疗的Ⅰ期或Ⅱ期临床研究，在乙酰化过程中其他酶(如 p300、CBP、Tip60等)以及相关因子(MDM2、PCAF等)很可能会成为肿瘤治疗的新靶点。Tip60的抑制剂NU9056能够抑制前列腺肿瘤细胞的增殖，并通过激活Caspase-3和Caspase-9以浓度和时间依赖性的方式诱导细胞凋亡，而且能够降低AR数量及p53、p21蛋白水平。Tip60很可能成为前列腺癌治疗的潜在靶点［30］。更多的是针对p300的研究，C646是有效的p300/CBP活性抑制剂，有研究将其用来衡量p300/CBP在肿瘤发展中的作用。C646能够抑制人黑色素瘤和其他肿瘤细胞的生长，并且能够促进细胞的衰老。进一步提示，p300/CBP对肿瘤细胞的生长调节有重要影响，很可能成为黑色素瘤和其他肿瘤治疗新靶点［31］。此外，很多乙酰化相关的酶及因子也可能对肿瘤患者预后有很好的提示和指导作用，并为个体化治疗提供依据［32～36］。

综上所述，对蛋白质乙酰化修饰与肿瘤发生的研究加深了对肿瘤发生机制的认识，对肿瘤的治疗提供了新思路和新靶点。虽然取得了一定的成果，但是由于检测技术限制了对其研究的深入，机制中某些地方并不十分明确。另外，乙酰化酶抑制剂对于肿瘤的抑制作用具有局限性，许多种药物尚处于临床试验阶段。乙酰化过程中的某些重要酶(如PCAF)很可能成为肿瘤预后的生物标志物，值得进一步研究。尽管目前距离临床应用还有一段距离，但随着研究的深入，一定会有更多的新型抗肿瘤药物出现，乙酰化的研究会在肿瘤治疗和肿瘤患者预后评估等发面发挥更为重要的作用。

［1］Batta K，Das C，Gadad S，et al.Reversible acetylation of non histone proteins:role in cellular function and disease［J］.Subcell Biochem，2007，(41):193-212.

［2］Ortega AD，Sánchez-Aragó M，Giner-Sánchez D，et al.Glucose avidity of carcinomas［J］.Cancer Lett，2009，276(2):125-135.

［3］Fraga MF，Esteller M.Towards the human cancer epigenome:a first draft of histone modifications［J］.Cell Cycle，2005，4(10):1377-1381.

［4］Esteller M.Cancer epigenomics:DNA methylomes and histonemodification maps［J］.Nat Rev Genet，2007，8(4):286-298.

［5］Debes JD，Sebo TJ，Lohse CM，et al.p300 in prostate cancer proliferation and progression［J］.Cancer Res，2003，63(22):7638-7640.

［6］Gayther SA，Batley SJ，Linger L，et al.Mutations truncating the EP300 acetylase in human cancers［J］.Nat Genet，2000，24(3):300-303.

［7］Ying MZ，Wang JJ，Li DW，et al.The p300/CBP associated factor:is frequently downregulated in intestinal-type gastric carcinoma and constitutes a biomarker for clinical outcome［J］.Cancer Biol Ther，2010，9(4):312-320.

［8］Li B，Carey M，Workman JL.The role of chromatin during transcription［J］.Cell，2007，128(4):707-719.

［9］Seligson DB，Horvath S，Shi T，et al.Global histone modification patterns predict risk of prostate cancer recurrence［J］.Nature，2005，435(7046):1262-1266.

［10］Bai X，Wu L，Liang T，et al.Overexpression of myocyte enhancer factor 2 and histone hyperacetylation in hepatocellular carcinoma［J］.J Cancer Res Clin Oncol，2008，134(1):83-91.

［11］Lavery DN，Bevan CL.Androgen receptor signalling in prostate cancer:the functional consequences of acetylation［J］.J Biomed Biotechnol，2011，(2011):862125.

［12］Goodman RH，Smolik S.CBP/p300 in cell growth，transformation，and development［J］.Genes Dev，2000，14(13):1553-1577.

［13］Li M，Luo J，Brooks CL，et al.Acetylation of p53 inhibits its ubiquitination by Mdm2［J］.J Biol Chem，2002，277(52):50607-50611.

［14］Ito A，Lai C H，Zhao X，et al.p300/CBP-mediated p53 acetylation is commonly induced by p53-activating agents and inhibited by MDM2［J］.EMBO J，2001，20(6):1331-1340.

［15］van Leeuwen IM，Higgins M，Campbell J，et al.Modulation of p53 C-terminal acetylation by mdm2，p14ARF，and cytoplasmic SirT2［J］.Mol Cancer Ther，2013，12(4):471-480.

［16］Tang Y，Luo J，Zhang W，et al.Tip60-dependent acetylation of p53 modulates the decision between cell-cycle arrest and apoptosis［J］.Mol Cell，2006，24(6):827-839.

［17］Sykes SM，Mellert HS，Holbert MA，et al.Acetylation of the p53 DNA-binding domain regulates apoptosis induction［J］.Mol Cell，2006，24(6):841-851.

［18］Berns K，Hijmans EM，Mullenders J，et al.A large-scale RNAi screen in human cells identifies new components of the p53 pathway［J］.Nature，2004，428(6981):431-437.

［19］Mellert H，Sykes SM，Murphy ME，et al.The ARF/oncogene pathway activates p53 acetylation within the DNA binding domain［J］.Cell Cycle，2007，6(11):1304-1306.

［20］Mellert HS，Stanek TJ，Sykes SM，et al.Deacetylation of the DNA-binding domain regulates p53-mediated apoptosis［J］.J Biol Chem，2011，286(6):4264-4270.

［21］Contreras AU，Mebratu Y，Delgado M，et al.Deacetylation of p53 induces autophagy by suppressing bmf expression［J］.J Cell Biol，2013，201(3):427-437.

［22］Brooks CL，Gu W.Ubiquitination，phosphorylation and acetylation:the molecular basis for p53 regulation［J］.Curr Opin Cell Biol，2003，15(2):164-171.

［23］Zeng L，Xiao Q，Margariti A，et al.HDAC3 is crucial in shearand VEGF-induced stem cell differentiation toward endothelial cells［J］.J Cell Biol，2006，174(7):1059-1069.

［24］Wang X，Taplick J，Geva N，et al.Inhibition of p53 degradation by Mdm2 acetylation［J］.FEBS Lett，2004，561(1-3):195-201.

［25］Norris KL，Lee JY，Yao TP.Acetylation goes global:the emergence of acetylation biology［J］.Sci Signal，2009，2(97):e76.

［26］Giudice FS，Pinto DJ，Nor JE，et al.Inhibition of histone deacetylase impacts cancer stem cells and induces epithelial-mesenchyme transition of head and neck cancer［J］.PLoS One，2013，8(3):e58672.

［27］Kaur J，Tikoo K.p300/CBP dependent hyperacetylation of histone potentiates anticancer activity of gefitinib nanoparticles［J］.Biochim Biophys Acta，2013，1833(5):1028-1040.

［28］Yu C，Gong AY，Chen D，et al.Phenethyl isothiocyanate inhibits androgen receptor-regulated transcriptional activity in prostate cancer cells through suppressing PCAF［J］.Mol Nutr Food Res，2013，57(10):1825-1833.

［29］Cras A，Politis B，Balitrand N，et al.Bexarotene via CBP/p300 induces suppression of NF-kappaB-dependent cell growth and invasion in thyroid cancer［J］.Clin Cancer Res，2012，18(2):442-453.

［30］Coffey K，Blackburn TJ，Cook S，et al.Characterisation of a Tip60 specific inhibitor，NU9056，in prostate cancer［J］.PLoS One，2012，7(10):e45539.

［31］Yan G，Eller MS，Elm C，et al.Selective inhibition of p300 HAT blocks cell cycle progression，induces cellular senescence，and inhibits the DNA damage response in melanoma cells［J］.J Invest Dermatol，2013，133(10):2444-2452.

［32］Huh JW，Kim HC，Kim SH，et al.Prognostic impact of p300 expression in patients with colorectal cancer［J］.J Surg Oncol，2013，108(6):374-377.

［33］Liao ZW，Zhou TC，Tan XJ，et al.High expression of p300 is linked to aggressive features and poor prognosis of nasopharyngeal carcinoma［J］.J Transl Med，2012，11(1):110.

［34］Hou X，Li Y，Luo RZ，et al.High expression of the transcriptional co-activator p300 predicts poor survival in resectable non-small cell lung cancers［J］.Eur J Surg Oncol，2012，38(6):523-530.

［35］Rotte A，Bhandaru M，Cheng Y，et al.Decreased expression of nuclear p300 is associated with disease progression and worse prognosis of melanoma patients［J］.PLoS One，2013，8(9):e75405.

［36］Tuo H，Zheng X，Tu K，et al.Expression of PCAF in hepatocellular carcinoma and its clinical significance［J］.Xi Bao Yu Fen Zi Mian Yi Xue Za Zhi，2013，29(3):297-300.