周志坚，王一然，赵明星，王雅杰，孙继勇

1绥化市第一医院外科，黑龙江 绥化 152000

2第二军医大学长海医院肿瘤科，上海 200433

肿瘤的发生与多种因素相关，是一个涉及多基因和多阶段的生物学过程，最常见的表现为信号转导通路发生变化[1]，细胞分裂异常以及生长不受控制，其中DNA损伤修复障碍和增殖异常起着重要的作用[2]。GADD45A基因可以通过阻滞细胞周期、修复DNA损伤和促进细胞凋亡等途径减少细胞癌变的可能[3]，所以GADD45A基因突变和肿瘤的发生有密切的关系，如肺癌[4]、食管癌[5]、卵巢癌[6]和前列腺癌[7]等。

1 GADD45A的结构和功能

GADD45A属于GADD45基因家族，是DNA损伤修复的重要相关基因，还包括GADD45B和GADD45G等[8]。GADD45A基因位于1号染色体，全长4138 bp，含4个外显子，转录的mRNA全长为1355 bp，翻译的蛋白主要表达在细胞核内。GADD45A基因是细胞生长阻滞和DNA损伤修复基因，是重要的抑癌基因，是p53和BRCA基因调控的下游基因。GADD45A基因的第3个内含子区段，存在一个保守的p53结合位点，与p53结合后，PML/RARα和p53对GADD45A有共调控关系，可以促进GADD45A基因的转录表达[9-10]。GADD45A还可以通过不依赖p53的其他途径发挥作用，由BRCA1对GADD45A进行调节，再通过NEK2维持基因的稳定[11]。

2 GADD45A基因突变与肿瘤预后相关

GADD45A在56.5%（35/62）的食道癌中表达阳性，同时GADD45A表达与病理分期相关，其阳性表达的患者生存期更长，预后较好，而阴性表达者预后较差[5]。GADD45A多态性与卵巢癌的发病率及预后相关，GADD45A携带T等位基因（TT+TC）患者的无复发生存期（recurrence free survival，RFS）和总生存期（overall survival，OS）更长，提示可以用其基因类型预测卵巢癌患者的预后[6]。Reis等[7]的研究发现，前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen，PSA）的特异度不高，但是如果联合检测血液中的GADD45A甲基化DNA水平，敏感度和特异度分别达到94.1%和87.5%，ROC曲线下面积为0.937。Li等[12]在一项非小细胞肺癌的研究中发现，P53可以激活miRNA-138，激活的miRNA-138结合AGO2后，miRNA-130b表达降低，GADD45A表达升高，导致细胞G2/M期阻滞，抑制非小细胞肺癌细胞的增殖，说明GADD45A与非小细胞肺癌的恶性程度相关。在结肠癌化疗效果与GADD45A关系的研究中发现，观察组肿瘤组织GADD45A阳性表达率低于对照组，GADD45A与结直肠癌组织分化程度相关，化疗有效组GADD45A的阳性表达率高于无效组，差异均有统计学意义（P﹤0.05）；GADD45A表达与卡培他滨＋奥沙利铂（XELOX）化疗效果存在一定的联系，推测可以通过检测GADD45A的表达水平预测XELOX化疗的效果[13]。GADD45A与激素受体的表达相关，正常乳腺组织中GADD45A表达较低（16.3%），Luminal A型和B型的表达较高（65.3%和80.7%），三阴性乳腺癌的表达介于二者之间（32.0%），说明GADD45A可以作为乳腺癌预后的判断指标，同时是潜在的治疗靶点[14]。

3 GADD45A对肿瘤基因组稳定性的影响

中心体的复制与基因组稳定有密切的关系，GADD45A通过对中心体的调节影响基因组的稳定[15]。GADD45A缺失可以导致细胞S期监测点功能丧失，而中心体的复制处于S期，中心体复制异常，直接导致基因组不稳定。DNA去甲基化与基因的稳定性有密切的关系。有研究表明，GADD45A在10-11易位蛋白1（ten-eleven translocation，TET1）去甲基化中发挥协同作用，5-羟甲基胞嘧啶（5-hydroxymethylcytosine，5-hmC）表达上调，而5-甲酰胞嘧啶（5-formylcytosine，5-fC）和5-羧基胞嘧啶（5-carboxylcytosine，5-caC）表达下调，去甲基化正常进行[16]。此外，胸腺嘧啶DNA糖苷酶（thymine DNA glycosylase，TDG）也参与了报道基因（reporter gene）的去甲基化，敲除GADD45A后，TDG的目的基因的甲基化增加，去甲基化减少[17]。在恶性胶质瘤中，轻链铁蛋白可以促进肿瘤细胞的增殖，同时伴随着GADD45A表达抑制，如果转染GADD45A，使其高表达，可以抑制肿瘤细胞的增殖能力，减弱基因组稳定性[15]。

4 GADD45A与肿瘤细胞周期阻滞及凋亡的关系

研究发现，当细胞基因损伤导致GADD45A高表达时，细胞周期阻滞于G2/M期，而GADD45A的缺失导致细胞G2/M期数值减小，G2/M期阻滞需要以p21和p53依赖的方式进行[18]。食品添加剂奥喹多司可以导致肝肿瘤细胞S期阻滞，使GADD45A、cyclin A、CDK2、p21和p53蛋白表达上调。如果下调GADD45A表达，奥喹多司可以使S期阻滞更为明显，细胞活力下降，DNA损伤增加。这说明GADD45A在奥喹多司导致的细胞周期阻滞中发挥重要的作用[19]。呋喃唑酮在肝肿瘤细胞中亦可发挥相同的作用[20]。SMAD4主要在细胞核中表达，是TGF-β1下游信号因子，可以抑制c-MYC，激活p21和p15，从而抑制细胞的增殖；而在肿瘤细胞中，SMAD4表达常下调，细胞逃避细胞周期阻滞和细胞凋亡，并且与GADD45A表达下调相关。如果GADD45A过表达，可以通过SCFβ-trcp1抑制SMAD4的泛素化降解，保持其稳定性，恢复细胞周期阻滞和细胞凋亡[21]。

5 GADD45A导致肿瘤细胞凋亡

GADD45A通过多种途径导致细胞凋亡。GADD45A可能是通过上调p21和p53等DNA损伤修复基因与MTKI／MEKK4相互作用，活化p38和JNK通路，有效地促进细胞凋亡[22]。GADD45A可以引发细胞骨架稳定性降低，导致BIM从细胞骨架上解离、释放，向线粒体转移；在线粒体上积累的BIM蛋白与线粒体膜稳定蛋白Bcl-2发生相互作用，形成BAX寡聚体；BAX寡聚体最终促使线粒体外膜通透性增强，诱导细胞发生凋亡[23]。Su等[24]的研究发现，抗肿瘤生物活性肽（anticancer bioactive peptide，ACBP）是一种通过人胃癌细胞免疫山羊获得并提纯的肽类，可以抑制胃癌细胞的增殖，促进细胞凋亡，其中GADD45A的表达明显上调；如果下调GADD45A的mRNA和蛋白表达，胃癌细胞对ACBP的敏感性下降，凋亡减少。Chen等[25]的研究发现，GADD45A在造血干细胞的分化中发挥重要的作用。经过辐射损伤后，GADD45A缺失的造血干细胞的DNA修复更慢，凋亡率更低。累积的DNA损伤最终导致B细胞白血病的进展。有进一步的研究表明，在GADD45A野生型细胞中，修复DNA损伤和p38丝裂原激活蛋白激酶（mitogen activation protein kinase，MAPK）通路有关，通过后者可以进一步阻止DNA突变细胞分化[26]。

6 GADD45A在肿瘤中的其他作用

GADD45A与细胞自噬相关，通过影响BECN1和PIK3C3复合体的形成，其可以使包括食管鳞癌在内的多种肿瘤细胞的LC3-Ⅱ和自噬体的表达下调。如果下调GADD45A表达，肿瘤细胞的自噬体增多[27]。目前的研究表明，在肿瘤早期，自噬体的减少可以促进肿瘤的进展；但是在肿瘤的晚期，尤其是接受放疗和化疗之后，自噬体的增多促进了肿瘤的进展[28]。GADD45A可能在肿瘤晚期起到抑制细胞自噬的作用，所以GADD45A可能成为肿瘤治疗的靶点，尤其是针对放疗和化疗后的耐药患者。GADD45A与炎性反应相关，Mathew等[29]的研究表明，肺损伤模型小鼠的GADD45A表达上调，维持损伤修复的大部分过程，作用时间可以达到6周；如果下调GADD45A表达，肺泡灌洗液中炎性因子增加，提示GADD45A是肺部炎性反应的重要调节因子。GADD45A通过阻断mTOR/STAT3通路抑制肿瘤组织中血管形成。GADD45A缺失后，mTOR和STAT3通路介导VEGFa表达上调，可以明显增加肿瘤内部血管的密度，促进肿瘤生长[30]。

7 问题与展望

GADD45A作为细胞生长阻滞和DNA损伤调节基因，在细胞损伤反应中通过不同的途径发挥作用，维持基因组的稳定，抑制肿瘤细胞的增殖。在当前的研究中发现，不同的肿瘤组织，GADD45A的表达高低不同，肿瘤组织中的表达低于正常组织，细胞的凋亡率减少，细胞周期阻滞降低，增殖能力增强；GADD45A高表达的肿瘤组织预后较好，化疗效果也较好，但是理论上，伴有细胞生长阻滞和DNA损伤调节基因突变的肿瘤，对DNA损伤的药物治疗有更好的效果[31]。理论和实验结果的差异需要进一步探索，是实验误差还是其他特殊机制的作用，有待进一步研究。此外，GADD45A不仅对疾病的预后有重要的意义，还可能成为肿瘤治疗的新靶点。

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