自噬相关基因Beclin1与肿瘤

袁文华 宋云霄

（上海市徐汇区中心医院检验科，上海 200031）

自噬相关基因Beclin1与肿瘤

袁文华 宋云霄

（上海市徐汇区中心医院检验科，上海 200031）

Beclin1是一种自噬相关基因，其在细胞自噬中起到了重要的调节作用。此外，最近的研究表明它在肿瘤的发生、发展中也发挥了一定作用，它通过自噬、凋亡等作用抑制肿瘤的发展，但也有研究表明其在肿瘤发展过程中起到了积极的作用。

Beclin1；自噬；肿瘤

自噬是细胞对持续性内外刺激的非损伤性应答反应，受到刺激后细胞吞噬自身的细胞质或细胞器，最终将吞噬物在溶酶体内降解，以维持细胞结构、代谢和功能的平衡[1]。除了在胚胎发育、饥饿、衰老等情况下自噬会增强以外，在肿瘤、神经退行性变、肌病与病原微生物感染等疾病的发生也与自噬有很大关系[2]。Beclin1是酵母自噬基因Atg6/Vps30的同源基因，也称为BECN1，是哺乳动物参与自噬的特异性基因，它参与自噬活性的调节，在肿瘤的发生、发展中发挥重要的作用。本文就Beclin1与自噬和肿瘤的关系做一综述。

1 Beclin1的研究概况

自1998年Liang等[3]在致死性Sinbis病毒性脑炎的大鼠中发现一种相对分子量为60KD的螺旋结构蛋白质，其能与bcl-2基因产物相互作用，抑制Sinbis病毒的复制同时诱导病毒的凋亡，并将编码这种蛋白质的基因命名为Beclin 1以来，越来越多的研究开始着眼于Beclin1基因。Beclin1定位于人染色体17q21，编码450个氨基酸、60KD卷曲螺旋状蛋白。其蛋白结构域分四部分：Bcl-2结合结构域（Bcl-2BD），其对于Beclin1与Bcl蛋白家族抗凋亡成员Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w在体内与体外的结合是必须的；中央卷曲螺旋区（CCD）能与紫外线辐射抵抗的相关蛋白（UVRAG）结合，促进自噬的发生；进化保守区（ECD）能与Class III PI3/Vps34结合，将信号向下游传导，启动自噬功能[4,5]；核输出结构域。

2 Beclin1对自噬的调节作用

Beclin1通过与辅助因子（Atg14L，UVRAG，Bif-1，Rubicon，Ambra1，HMGB1，nPIST，VMP1，SLAM，IP3R，PINK和survivin）的相互作用调节Vps-34，促进Beclin1-Vps34-Vps15核心复合物的形成，诱导自噬的发生[5]。自噬得以诱导之后，Beclin1-Vps34-Vps15核心复合物启动膜泡的成核反应，并使其他自噬蛋白如Atg21、Atg24结合到膜上形成前自噬体，再通过膜泡扩张将底物包绕形成自噬体[6]。

Bcl-2是一种凋亡抑制蛋白，其通过与Beclin1的Bcl-2结合结构域的相互作用来抑制细胞自噬。正常情况下，Bcl-2为非磷酸化状态，与Beclin1紧密结合，减弱了Beclin1与Vps34的相互作用，使其他自噬相关蛋白难以结合到自噬体膜上，抑制了自噬的发生。当应激时，Bcl-2被激活的激酶JNK1磷酸化，与Beclin1分离，Beclin1启动细胞自噬[7]。

3 Beclin1与肿瘤的关系

3.1 Beclin1诱导肿瘤细胞自噬

自噬可以清除受损细胞器以避免有害自由基及突变的发生，从而避免更大的损伤，Beclin1的突变、减少或缺失均会使细胞的自噬、凋亡减少，导致肿瘤发生率增加，促进了肿瘤的发展，这也在一系列研究中得到了证实。Beclin1基因的敲除促进了人类A549肺癌细胞的生长，抑制了其凋亡[8]。而在体外实验中，将Beclin1导入存在内源性Beclin1缺失的人乳腺癌细胞株MCF-7中，自噬可被诱发，从而抑制细胞增殖和肿瘤形成[9]。使用三苯氧胺处理MCF-7细胞后可引起典型自噬特征的细胞死亡，其作用是通过神经酰胺刺激Beclin1的表达，从而激活自噬作用来实现的[10]。这一点被应用于肿瘤的治疗当中，化疗药物他莫昔芬、神经酰胺都是通过上调Beclin1来促进自噬的发生。

3.2 Beclin1诱导肿瘤细胞凋亡

Beclin1可与抗凋亡蛋白Bcl-2结合，当应激发生时则与其分离产生了促凋亡作用。同时有研究表明最强的凋亡抑制因子survivin在胃癌、癌前病变、胃炎中的表达逐渐降低，而Beclin1在胃癌、癌前病变、胃炎中的表达逐渐升高，二者的表达强度有一定的相关性，表明Beclin1在肿瘤的发生发展中可能与survivin起着相反的作用，即诱导细胞的凋亡，抑制肿瘤的形成。但也有对Beclin1致细胞凋亡作用的研究表明Beclin1与凋亡的关系并不明显，在Beclin1+/-杂合缺失的鼠模型的研究中发现其对DNA损伤的反应以及停止血浆供给后的凋亡反应都是正常的[11]。

3.3 Beclin1抑制肿瘤细胞增殖

早期研究表明在过度表达Beclin 1的乳腺癌MCF-7细胞中，细胞增殖、克隆形成及体内成瘤都受到了抑制。也有文献[12]报道了在局部晚期结肠癌患者中，Beclin1高表达的肿瘤细胞增殖细胞核抗原PCNA低表达，Beclin1低表达的肿瘤细胞PCNA高表达。说明Beclin1可降低局部晚期结肠癌死亡风险的机制之一是抑制肿瘤细胞周期的进行及细胞的增殖分化。

3.4 Beclin1抑制肿瘤坏死及炎症扩散

当肿瘤快速生长缺乏营养时，肿瘤易发生坏死，研究表明肿瘤坏死易导致局部巨噬细胞等炎性细胞浸润并分泌细胞因子和化学因子。肿瘤相关炎性反应可能促进肿瘤血管生成及肿瘤细胞的增殖。因此，抑制肿瘤坏死及局部炎性反应可能是抑制肿瘤进展的途径之一。

Degenhardt等学者[13]构建了Beclin 1+/-同时高表达抗凋亡基因Bcl-2的永生化小鼠肾上皮细胞。由于同时抑制了凋亡及自噬，代谢应激能导致该细胞大量的坏死。而野生型Beclin 1+/+同时高表达Bcl-2的细胞则能显著抵抗代谢应激反应。将两种细胞种植到小鼠体内后Beclin 1+/-Bcl-2细胞成瘤速度明显快于Beclin 1+/+Bcl-2细胞，并伴随瘤组织中央大量的坏死及炎性反应。因此，Beclin 1介导的自噬作用是预防肿瘤坏死及炎性反应，抑制肿瘤发生与发展的重要手段。

3.5 Beclin1预防细胞基因组突变

自噬可以限制DNA损伤，维持基因组完整性。Mat hew等[14]在Beclin1+/-永生化小鼠乳腺上皮的研究中证明自噬活性降低可导致细胞DNA损伤、基因扩增、染色体非整倍性等，基因组的不稳定性大大增加了细胞的突变率，促进了肿瘤的发生。因此，Beclin1抑制肿瘤的作用不仅仅是促进肿瘤细胞的死亡，还可能包括维持细胞稳态，保护细胞限制DNA损伤。

3.6 Beclin1促进肿瘤的发生发展

Beclin1在乳腺癌[15]、宫颈癌[16]中的表达下降；但在胃癌[17]、肝癌[18]中却呈现为高表达状态，表明自噬可能促进了这些肿瘤的发展。原因可能是当快速生长的肿瘤细胞缺乏营养时，如肿瘤晚期，位于中央的肿瘤细胞缺乏足够的血供，自噬被诱发，通过降解胞内蛋白质及细胞器为肿瘤细胞的生长提供营养及能量[19]。这一点可被肝癌的自噬研究佐证：在营养缺乏的条件下，Beclin1的表达上调，从而诱导肿瘤细胞的自噬[20]。因此，在肿瘤发生的晚期阶段，自噬可能利于肿瘤细胞在低血管化的环境中生长。

4 Beclin1与急性白血病的关系

有研究[21]表明 ，Beclin1在急性髓系白血病中低表达，并且随着白血病危险度级别的增加Beclin1的表达水平降低更为明显；在急性淋巴细胞白血病高危组和低危组中Beclin1的相对表达量均高于正常对照组，虽然随着白血病危险度级别的增加其表达水平明显降低，但是仍高于正常对照组的表达水平。Beclin1mRNA在正常对照组、急性髓系白血病组和急性淋巴细胞白血病组的表达水平存在正相关关系。

5 结论与展望

目前Beclin1已被认为是一种抑癌基因，但由于Beclin1对肿瘤存在双重调节作用，诱发自噬不一定会导致肿瘤细胞的死亡，反而有可能促进肿瘤细胞的增殖，所以目前在研究尚未成熟的情况下不能盲目地将诱导、抑制自噬应用于肿瘤治疗上，以免造成严重的后果。可以期待今后研究成熟之后利用肿瘤发展不同阶段的特点，抑制具有保护细胞效应的自噬反应，促进杀伤细胞的自噬以发挥抗癌作用。

综上所述，Beclin1具有自噬诱导作用，其在肿瘤的发生发展中起到了重要作用。通过深入研究Beclin1、自噬与肿瘤的关系，将更好地了解Beclin1在自噬与在肿瘤的发生发展中发挥作用的机制，为肿瘤的治疗提供新思路、新方法。

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