丙型肝炎病毒核心蛋白通过MAPK/ERK 通路调节c-Fos诱导致癌作用研究进展

赵璐，戴振华，张贺秋，冯晓燕

1.军事医学科学院 基础医学研究所，北京 100850；2.沈阳药科大学，辽宁 沈阳 110016

丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）核心蛋白是一种多功能结构蛋白，除具有组装病毒颗粒的功能外，还可与宿主细胞内多种蛋白质相互作用，参与多种转录因子的反式激活，或通过细胞内信号转导通路，诱导细胞增殖、分化失衡，最终导致肝细胞癌（HCC）的发生[1-3］。因此，HCV核心蛋白在HCV致肝癌过程中具有重要作用。现有研究表明，在HCV致癌过程中，核心蛋白可以通过多种方式激活MAPK/ERK 信号通路，从而激活转录因子CREB/ATF、C/EBPα的表达，最终作用于c-Fos 使细胞发生癌变。我们将就此方面的研究进展进行简要综述。

1 HCV核心蛋白与MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号转导系统将细胞外刺激信号转导至细胞及细胞核，参与细胞增殖、肿瘤形成、炎症性疾病、应激等生理过程。从酵母到哺乳类细胞中，MAPK 通路都通过保守的三级酶促级联反应MAPKKK-MAPKK-MAPK 进行信号转导（图1）。MAPKKK（MAPKK 激酶）和MAPKK（MAPK 激酶）均为丝氨酸（Ser）/苏氨酸（Thr）蛋白激酶，MAPKK 由MAPKKK 活化后通过双磷酸化MAPK 活化环中Thr-Xaa-Tyr 基序的Thr 和Tyr 残基，激活MAPK。MAPK 家族成 员主要包括ERK1/2、JNK、p38 和ERK5/BMK1，相应的 通路为MAPK/ERK、SAPK/JNK、p38 MAPK 和ERK5/BMK1，同时这4 条通路之间存在着“对话（cross-talk）”。大量研究表明，在HCV 核心蛋白致癌过程中都会激活MAPK 信号通路。如Erhard 等利用表达HCV 核心蛋白的HepG2细胞系研究，发现HCV 核心蛋白的表达能激活MAPK 信号通路[4]；Tsuchihara 等在稳定表达HCV 核心蛋白的BALB/3T3 A31-1-1 细胞系中，也同样发现核心蛋白可激活MAPK通路。

图1 MAPK三级级联信号传导通路示意图

2 HCV 核心蛋白通过MAPK/ERK 信号通路对转录因子c-Fos的调控作用

2.1 核心蛋白与转录因子c-Fos

转录因子AP-1 家族包括c-Fos 和c-Jun 亚族。c-Fos是一类与细胞增殖相关的原癌基因，在大多数正常细胞内均低水平表达，而在许多恶性肿瘤及其癌前病变中出现高水平表达。c-Fos 能够通过调控MMP 活性调节血管生成因子的表达而破坏肿瘤细胞周围组织，降解细胞外基质，促进血管生成及细胞迁移，增强肿瘤细胞的侵袭性[5]。因此，c-Fos的激活是判定细胞由正常状态向疾病状态转化的一个重要的生物学指标[6]。

来自不同团队的研究结果显示HCV 核心蛋白与转录因子c-Fos 存在密切关系。Kato 等比较了7种HCV 蛋白对细胞信号转导通路的激活作用，发现HCV 核心蛋白可显著激活AP-1（c-Fos 和c-Jun）、SRE和NF-κB[7]；Tsutsumi等在HCV 核心蛋白转基因小鼠中检测到AP-1活性显著增强。另一方面，也有少数研究显示核心蛋白不能作用于c-Fos，甚至会降低c-Fos 的表达。例如Erhard 等在表达HCV 核心蛋白的HepG2 细胞中发现HCV 核心蛋白能激活c-Jun，但却没有激活c-Fos[8]；冯德云等发现在表达HCV 核心蛋白的QSG7701 肝细胞系中c-Fos 和c-Jun 的表达水平明显下降，并且采用EMSA 检测发现c-Fos和c-Jun的DNA 结合活性也显著减弱[9]。虽然仍存在一些争议，但绝大多数研究结果支持HCV 核心蛋白对转录因子c-Fos的激活作用。

2.2 MAPK/ERK 信号通路与核心蛋白激活转录因子c-Fos

MAPK/ERK（Ras/Raf/MEK/ERK）信号通路存在于所有的真核细胞中，是主要的MAPK 信号通路之一，参与细胞生长、增殖、凋亡等生理过程。有报道显示c-Fos 的激活是通过Ras/Raf/MEK/ERK 信号通路磷酸化转录因子ATF/CREB 和Elk-1，随后激活即早基因c-Fos 的表达（图2）。综合文献报道，核心蛋白可以通过多种方式参与到Ras/Raf/MEK/ERK 信号通路中，最终激活转录因子c-Fos。以下为详述。

Ras/Raf/MEK/ERK 信号通路最上游的刺激物是被鉴定为人类原癌基因的Ras。Ray 等发现HCV 核心蛋白和H-Ras共转染原代大鼠胚胎成纤维母细胞REF后，出现细胞增殖和癌变的性状，这表明核心蛋白能够与H-Ras 协同作用促进细胞向癌细胞转化[1]（图2-①）。

MAPKKK 成员Raf 也是一种原癌基因，它与细胞增殖、分化、生存、附着及血管生成的调节密切相关。在HepG2细胞中，HCV核心蛋白与14-3-3蛋白的相互作用使Raf 活性增强。Aoki 等在稳定表达HCV 核心蛋白的CCL13 细胞系中也发现HCV 核心蛋白能与14-3-3 蛋白作用，激活MAPK 的上游激酶Raf、MEK1 和ERK1/2[10]。这些实验结果表明核心蛋白可以通过与14-3-3 蛋白相互作用的方式激活Raf，从而激活MEK-ERK 途径（图2-②）。此外，Giambartolomei等发现HCV核心蛋白的持续表达可使Raf 高水平表达，从而激活MAPK 信号通路[11]（图2-③）。

Hayashi 等研究了HCV 核心蛋白对MAPK/ERK级联反应的影响，发现在稳定表达核心蛋白的HepG2 细胞中，核心蛋白可显著激活MAPK/ERK 级联反应，ERK磷酸化活性比对照提高了2.5倍。在该细胞中加入MEK1 抑制剂PD98059 后，原先核心蛋白激活的ERK活性被抑制，推测核心蛋白对MEK和ERK 具有激活作用[12]（图2-④、⑤）。相反，Fukuda等发现在瞬时转染HCV 核心蛋白的细胞中，核心蛋白可增强MEK 下游Elk1 的激活，而对ERK 活性及Elk1 磷酸化没有影响[13]。同样，Tsuchihara 等观察到HCV核心蛋白能激活MAPK及其下游的靶分子血清反应元件（SRE），促进MEK 下游分子Elk1 的激活和磷酸化但不影响ERK。而Yao 等在研究HCV 核心蛋白对于T 细胞激活早期事件的影响中发现，HCV核心蛋白抑制ERK 和丝裂原激活ERK 激酶（MEK）蛋白的磷酸化[14]。可见，关于HCV 核心蛋白对MEK下游分子的影响，不同的研究呈现不一致的结果，这可能与实验系统与实验条件有关。

CREB/ATF 是MAPK/ERK 信号通路的下游反应底物之一，同时又有研究证实CREB 是c-Fos 启动子钙离子反应元件结合蛋白，c-Fos启动子序列中包含3 个CREB 反应元件[15]。所以，HCV 核心蛋白也可能通过Ras/Raf/MEK/ERK 信号通路调节CREB 作用于c-Fos，导致细胞癌变（图2-⑥）。

CCAAT 增强子结合蛋白家族（C/EBP）也是MAPK/ERK 信号通路的下游反应底物之一，家族成员包括C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPγ、C/EBPδ、C/EBPε、C/EBPζ。C/EBP 在机体生长发育过程中，主要通过对基因转录的调节参与各组织器官的细胞增殖与分化。MAPK 信号通路ERK1/2 可激活C/EBP 家族[16]，而c-Fos基因的启动子中含有功能性的C/EBPβ结合位点，同时C/EBP 能够与其他转录因子（NF-κB、AP-1、Sp1、ATF/CREB）相互作用，那么核心蛋白能否通过Ras/Raf/MEK/ERK 信号通路调节C/EBP和c-Fos 的表达而引起HCC 的发生，还须进一步的研究（图2-⑦）。

图2 HCV核心蛋白通过MAPK通路对c-Fos基因的调节示意图

HCV 感染大部分会转变成持续性感染，最终可能导致HCC。在对HCV 致癌机制研究中，发现HCV核心蛋白在不同生理条件下会通过MAPK 通路参与细胞信号转导，调节细胞内转录因子的表达，从而促进感染细胞的增殖和恶性转化，在HCV 致HCC 的过程中起到了关键作用。核心蛋白通过MAPK/ERK信号通路对转录因子c-Fos 的调控作用也成为研究者关注的重点，此条通路中的蛋白也可能成为HCV相关HCC 治疗的靶点。本文综述了核心蛋白参与上述途径的各个位点，有些已有实验证据支持，有些尚待进一步证明，以期能够为研究者提供一些思路，更全面地阐释HCV 核心蛋白-MAPK/ERK-c-Fos 致肝细胞癌的作用机制。

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