膠質(zhì)纖維酸性蛋白基因調(diào)控及其在膠質(zhì)瘤誘導(dǎo)分化中的作用

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1、膠質(zhì)纖維酸性蛋白基因調(diào)控及其在膠質(zhì)瘤誘導(dǎo)分化中的作用　　膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glialfibrillaryacidicprotein,GFAP）是星形細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)特異性蛋白，它在星形細(xì)胞源性膠質(zhì)瘤的診斷上已發(fā)揮出重要作用。不僅如此，人們對GFAP表達(dá)與膠質(zhì)細(xì)胞分化和瘤細(xì)胞生物學(xué)特性的關(guān)系、GFAP基因的結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)對GFAP表達(dá)的影響以及它在惡性膠質(zhì)瘤誘導(dǎo)分化過程中的作用也有了新的認(rèn)識〔1-3〕。GFAP在腫瘤病理學(xué)中的意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它的鑒別診斷作用。　　一、GFAP及其基因功能狀態(tài)與膠質(zhì)細(xì)胞分化的關(guān)系　　1.GFAP基因定位、GFAP的分布和功能：GFAP基因位于17q2

2、1，與一些腫瘤相關(guān)基因nm23、erbB-2相鄰，與NF1、整合蛋白（integrin)β4、p53、生長激素-1和金屬蛋白酶組織抑制物（TIMP）-2基因同在17號染色體上。GFAP基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為3.8kbmRNA，蛋白產(chǎn)物為相對分子質(zhì)量50000的中間絲結(jié)構(gòu)蛋白。GFAP在人腦胚胎發(fā)育中最早出現(xiàn)于第8周，隨著胚胎發(fā)育而表達(dá)于星形細(xì)胞中，在室管膜細(xì)胞、伸長細(xì)胞（tanycyte）等膠質(zhì)細(xì)胞也有分布。幾乎所有類型的腦損傷后反應(yīng)性星形細(xì)胞中GFAP的表達(dá)都增強(qiáng)；在膠質(zhì)化瘢痕中含量最豐富。中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生代謝性、變性性疾病時(shí)，GFAP的表達(dá)也發(fā)生異常。GFAP可與其他類型的中間

3、絲蛋白共同表達(dá)于同一細(xì)胞中，包括GFAP與波形蛋白、細(xì)胞角蛋白、結(jié)蛋白〔2,4,5〕和巢素(nestin)〔6〕。GFAP型中間絲在維持星形細(xì)胞形態(tài)和功能上都有作用：它在細(xì)胞核和細(xì)胞膜之間形成連接，參與細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞骨架重組、細(xì)胞粘附、維持腦內(nèi)髓鞘形成和神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)以及作為細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等。GFAP可能還為一些能識別關(guān)鍵性底物的激酶提供引入位點(diǎn)(dockingsites),這些底物能使GFAP與微絲、整合蛋白受體及細(xì)胞外基質(zhì)形成一個(gè)動(dòng)力學(xué)統(tǒng)一體〔3〕。有關(guān)GFAP的其他功能及機(jī)制尚不清楚。弄清GFAP和膠質(zhì)細(xì)絲的詳細(xì)生理功能將有助于我們進(jìn)一步認(rèn)識膠質(zhì)瘤的生物學(xué)特性。　　2.膠

4、質(zhì)細(xì)胞的分化與GFAP基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制：膠質(zhì)細(xì)胞的分化、功能和表型特征的出現(xiàn)與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有密切關(guān)系,并受多種生長因子及其受體的調(diào)控，如需要白血病抑制因子受體（leukemiainhibitoryfactorreceptor）介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)〔7〕。睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子（ciliaryneurotrophicfactor,TF）在控制和誘導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)多能干細(xì)胞（multipotentstemcell）向星形細(xì)胞分化的過程中起關(guān)鍵作用，骨形態(tài)發(fā)生蛋白在這一過程中也有重要作用，但二者作用途徑不同。前者使信號轉(zhuǎn)導(dǎo)物和轉(zhuǎn)錄激活物（signaltransducerandactivato

5、roftranscription,STAT）蛋白激活〔1,8〕。上述分化機(jī)制均與GFAP有密切關(guān)系。Kahn等〔9〕發(fā)現(xiàn)，TF能誘導(dǎo)少突膠質(zhì)祖細(xì)胞(oligodendroglialprogenitorcell)中Stat1α/p91一過性轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，通過激活JAK/Stat信號轉(zhuǎn)導(dǎo),引起GFAP啟動(dòng)子激活，使GFAPmRNA和GFAP蛋白表達(dá)上調(diào)。采用上游5＇端1.9kb的大鼠GFAP啟動(dòng)子進(jìn)行轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)顯示，TF處理1小時(shí)以內(nèi)就可激活GFAP啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄，并發(fā)現(xiàn)在GFAP啟動(dòng)子內(nèi)存在2個(gè)區(qū)域（遠(yuǎn)側(cè)端-1857～-1546bp和近側(cè)端-384～-106bp），它們在TF誘導(dǎo)

6、的GFAP啟動(dòng)子激活中起重要作用。這兩區(qū)域有多個(gè)涉及白細(xì)胞介素-6家族對GFAP或其他基因調(diào)控的cis元件。近年還發(fā)現(xiàn)，GFAP上存在cdc2和Ca2+-鈣調(diào)素依賴性激酶作用的磷酸化位點(diǎn)。在Ca2+存在的條件下，谷氨酰胺可促進(jìn)GFAP的磷酸化。光化學(xué)刺激、腦老齡化時(shí)均可使GFAP的表達(dá)上調(diào)。周期素依賴性激酶（CDKs）與GFAP型中間絲之間亦存在相互作用。這些現(xiàn)象的詳盡機(jī)制與意義都值得我們?nèi)ド钊胙芯??！　?.GFAP表達(dá)與基因甲基化狀態(tài)的關(guān)系及其意義：GFAP表達(dá)與GFAP基因甲基化程度密切相關(guān)。已有研究顯示，絕大多數(shù)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中GFAP低表達(dá)并非是該基因出現(xiàn)重排或缺失

7、，而是呈現(xiàn)高甲基化(hypermethylation)狀態(tài)。這種甲基化發(fā)生于GFAP啟動(dòng)子內(nèi)CpG島的一個(gè)2kb片段，使GFAP轉(zhuǎn)錄失活，從而證明甲基化介導(dǎo)的GFAP轉(zhuǎn)錄抑制可能是惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞GFAP表達(dá)降低的重要機(jī)制。Condorelli等〔10〕比較研究了表達(dá)GFAP的細(xì)胞與不表達(dá)GFAP的細(xì)胞中GFAP啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，表達(dá)GFAP的正常腦膠質(zhì)細(xì)胞和膠質(zhì)瘤細(xì)胞中GFAP啟動(dòng)子高度保守區(qū)的一簇CG位點(diǎn)5＇側(cè)區(qū)均存在神經(jīng)特異性甲基化狀態(tài)。進(jìn)一步對膠質(zhì)祖細(xì)胞系中GFAP基因轉(zhuǎn)錄活性的研究結(jié)果顯示，在GFAP基