文章作者：林璐慧 马旭东

组蛋多基可种的可饰，包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等，“开放”或“关闭”的局部染色质结构，或是决定何种蛋白结合到特定DNA区域，从而调节多种DNA的功能，包括转录、复制及损伤修复。乙酰化修饰和甲基化修饰往往是相互关联的。

由于甲基化形式的多样性，组蛋白甲基化能够出现上千万种修饰类型，为组蛋白甲基化发挥调控作用提供了更大的潜能。某些组蛋白甲基化修饰可抑制基因表达，而某些可增强基因表达。

一般认为，H3K9和H3K27甲基化与基因转录抑制相关，而H3K4、H3K36和H3K79与基因转录激活相关。研究认为H3K27甲基化水平上调与许多基因的沉默现象有关，其受到组蛋白H3K27甲基转移酶及去甲基化酶的调控，在肿瘤发生过程中发挥着重要作用。

1 EZH2的结构特点及生物活性

EZH2是Polycombgroup基因家族的重要成员之一。Polycomb家族是一类重要的调节组蛋白修饰的酶类，共形成两个复合物，PRC1和PRC2，其中PRC2复合体主要包括三个成员：EZH2、EED和SUZ12，特异性完成H3K27的三甲基化修饰。

EZH2位于染色体7q的远端，EZH2基因含有20个外显子，长度为41~323bp;19个内含子，长度为0.15~17.7bp。EZH2/E(Z)自身缺少酶功能，需要与至少两个非催化配体 (如EED/ESC和SUZ12)形成络合物才具有稳健的组蛋白甲基转移酶活性。

在EZH2组成序列中，对其组蛋白甲基转移酶活性起决定作用的是羧基末端SET区域和其相邻的半胱氨酸富集CXC区域的完整性。

另外，EZH2氨基末端提供的是配体亚基相连接的结合区域。PRC2酶功fg还受另一关联组成部分，即PHF1(人）或Pci(果蝇）的影响，其与PRC2复合体的联合能激活PRC2酶活性或影响PRC2在体内对目标基因的募集。即除了EZH2的催化亚基SET区域，还有很多潜在的表面区域和结合槽有结合其抑制分子的有用靶点。

2 EZH2引发肿瘤的机制

EZH2具有DNA甲基转移酶（DNAmethyltransferase,DNMT)、组蛋白去乙酷化酶（histonedeacetylase，HDAC)的调控作用，参与靶基因的转录抑帝彳并促进细胞的增殖，且其参与的基因沉默机制与DNMT参与的基因沉默机制及组蛋白的乙酰化修饰存在交互作用。

2.1 EZH2结合不同EED导致PRC2形式的改变

EZH2通过结合不同特定亚型的EED在人类细胞中表现为不同的EZH2复合体。EED存在4种异构体，将含长型EED(EED1)、两种短型EED(EED3和EED4)和中间型EED(EED2)的PRC分别称为PRC2、PRC3和PRC4。

目前认为PRC3、PRC4是PRC2的异构体。并且相对正常细胞来说，变异PRC4组蛋白甲基转移酶复合体在肿瘤细胞中表现为选择性富集。在EZH2过表达的细胞株里，PRC4也异常聚集。PRC4通过以下几种途径使其与其他EZH2复合体产生生化改变？

(1)PRC4包含分子质量居第2位的EED亚型即EED2。（2）PRC4也含有NAD依赖组蛋白脱乙酰酶SIRT1。（3）PRC4倾向于使H1K26甲基化而不是H3K27。SIRT1使H1K26脱乙酰化后，H1残基进一步甲基化。

此外，肿瘤细胞中H1可能是一个重要的EZH2介导的修饰位点，而不是H3。但是目前对体内H1K26甲基化功能情况了解还甚少。用EZH2重组复合体的一项独立研究在改变EED亚型的情况下没有检测到组蛋白H1的甲基化情况。

肿瘤细胞中PRC2形式的改变在临床上有一定重要性。具有肿瘤特异性的亚基或亚基间相互作用都能为异常PRC2功能改变提供特异性的作用靶点。

2.2 高表达EZH2刺激癌细胞增殖

EZH2位于pRB-E2F通路的下游，是转录因子E2F靶基因。由于去磷酸化的pRb能结合E2F，抑制E2F启动S期基因转录。pRb-E2F复合物结合于DNA启动子停靠位点，在原位抑子的。

而E2F与EZH2的子合，导EZH2高表达，引起细胞G期缩短，S期细胞增加，故EZH2可刺激癌细胞增殖和抑制靶基因。激活的p53通过抑制EZH2启动子，从而抑制该基因的表达，还通过pRB-E2F通路介导G2/M阻滞。

2.3 EZH2沉默多种/巴基因

在肿瘤细胞中EZH2为一个专门高度沉默包括抑癌基因在内的一系列靶基因的转录抑制因子。最近报道在胃癌细胞中EZH2与细胞期蛋，而EZH2对细胞增殖和转移的作用。

近期研究指出，PRC2可使分化相关的基因沉默以保持干细胞的多潜能性，考虑到肿瘤细胞和干细胞的某些相似特性，有研究提出假说认为异常低分化或不分化的前体细胞引起肿瘤的发生，PRC2具有促进干细胞自我更新并抑制其分化的能力，它可能在肿瘤的发生中也起到相应作用。

根据PcG蛋白的转录抑制作用，有研究在人类胚胎成纤维细胞中识别出了1000多种PcG蛋白的沉默靶基因，这些基因在胚胎发育和细胞决定细胞命运方面都起着重要作用，包括Notch、Hox、Hedehog、Wnt、TGF和FGF信号通路。

EZH2可激活干细胞特异基因及调控很多抑癌基因如p16、p27和BRCA18。已有研究发现，抑制EZH2活性的确能在小鼠模型中抑制甚至完全阻断肿瘤的生长。

EZH2在多种肿瘤组织中高表达，如前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌、大肠癌、肝细胞癌、淋巴瘤等，并发现EZH2表达增高与肿瘤的进展及预后相关。

2.4 miR-101和CDK调控EZH2表达水平

目前发现，miR-101和CDK都有调控EZH2表达的作用，miR-101主要与EZH2的UTR区结合而抑制其表达[17]，miR-101是EZH2的负调控因子，在前列腺癌中常见缺失，也许是使EZH2过度表达的机制之一。

过表达的结果可能使促进分化和抑制增殖的基因过度沉默。EZH2还受细胞周期依赖性激酶（CDK)的磷酸化修饰调节。而不同部位氨基磷酸化将导致不同的结果。

CDK1和CDK2能使EZH2第350号苏氨酸磷酸化而阻止EZH2与PRC2其他亚基结合从而抑制其功能；而Wei等发现CDK1也能使EZH2第487位苏氨酸发生磷酸化；第487位苏氨酸发生磷酸化的EZH2不能与PRC2其他成员SUZ12和EED结合，从而使EZH2甲基转移酶的功能受到抑制，导致肿瘤细胞的侵袭受到抑制。

3 EZH2与血液肿瘤

急性白血病是血液系统常见的恶性肿瘤，目前认为是由于造血干/祖细胞受遗传学和（或）表观遗传学的异常调节，导致其在分化过程的不同阶段发生分化停滞、凋亡和增殖异常而引起的一组异质性造血系统恶性疾病。

例如，H3K4甲基化酶MLL在大于70%的新生儿白血病和5%~10%的成年人急性髓系白血病（AML)、淋巴细胞性白血病中发生部分重叠性复制（MLL-PTD)或基因融合。和MLL异常有关的白血病往往对现有化疗药物不敏感，预后很差。

已发现的可以和MLL发生融合的基因有80多种，其中一个关键机制是MLL和其他蛋白融合后引起的D0T1L，即一种H3K79甲基化酶，其结合到更多的位点可导致很多促癌基因异常激活'NSD1是一个H3K36(还可能包括H4K20)甲基化酶，其与白血病、胶质瘤、神经母细胞瘤及一种非常容易导致癌症的Sctes综合征有关。

EZH2在造血系统肿瘤中的作用首先得到研究。最早提出EZH2参与细胞增殖是有研究观察到EZH2基因在增殖的套细胞淋巴瘤细胞中优势表达，而在静止的细胞中则相反。

EZH2在个体发育与细胞生长中有重要作用，特别在正常淋巴器官、淋巴组织的B细胞分化、增殖中有潜在作用。由于PcG复合物通过染色质修饰影响多能造血干细胞的定向与分化潜能，EZH2表达失调可能导致白血病的形成B细胞性急性淋巴细胞白血病细胞系Nalrn-6中一些抑癌基因如PTEN和p53存在表达缺失，而EZH2在Nalrn-6细胞中表达明显增高。

实验证明EZH2及其所修饰的与抑制基因表达相关的组蛋白H3K27三甲基化都结合于PTEN启动子区，说明Polycomb家族蛋白EZH2可能通过抑制抑癌基因PTEN的表达参与了急性淋巴细胞白血病的发病机制。

研究发现EVI1、EZH2及ASXL1等也与AML的发病和预后有关。Xu等在骨髓增生异常综合征（MDS)及AML患者中检测发现EZH2、EED、SUZ12等的表达量均较对照组增高，且EZH2在高危MDS和AML中的表达量明显高于低危MDS患者，p15INK4B甲基化组较无甲基化组EZH2表达明显增高，经去甲基化药物地西他滨治疗后p15INK4B甲基化水平及EZH2 表达水平均较前降低。

同时， EZH2表达水平和IPSS积分、外周血细胞减少程度呈正相关，预示预后不良。发现应用组蛋白去甲基化药物可以减弱EZH2的作用，促使AML细胞的凋亡，但不会对CD34+的正常细胞产生影响，联合应用去乙酰化药物可能产生更好的作用。

近来发现EZH2具有两面性，在天然状态下，其可作为一种癌细胞生长的抑制因子，但当它被磷酸化后则可促进癌症的发生。在血液系统肿瘤中，EZH2经常发生突变，这就导致催化活性的丧失。

PRC2功能的丧失已被证实能够增强造血干细胞的活性和增殖，这很好地解释了EZH2突变是如何促进髓系肿瘤发生的。突变导致该基因产物功能缺失也提示EZH2在肿瘤发病机制中可能起到抑癌基因的作用，如淋巴瘤患者SET结构域上检测出EZH2基因重现性单等位基因点突变，使第641位酪氨酸被取代，进而导致功能的缺失。

Cardos等在最初对EZH2的研究中发现，在一些白血病及MDS患者中存在等位基因的缺失，包括EZH2。Ernst等在614例包括MDS的髓系肿瘤患者中发现42例存在单等位基因或双等位基因EZH2突变，多为错义突变、移码突变、剪切位点突变等导致截短蛋白产物形成。

截短突变遍布全基因，错义突变主要涉及进化上高度保守的区域，如CXC-SET结构域。因SET和相连的CXC结构域是组蛋白甲基化转移酶活性所必需的，所以大部分突变都会导致功能的丧失。体外实验也证实在EZH2突变的细胞系中几乎检测不到H3K27me3。

Nikoloski等也证实EZH2基因可能参与MDS发病机制。在126例MDS患者中有8例存在与上述研究类似形式的突变。3例患者为双等位基因突变。

通过检测突变基因mRNA的表达量发现突变基因转录产物的不稳定性，表现为7q36.1异常或EZH2突变的患者中有40%同时存在TET2突变，说明二者可能同时参与基因转录的表观遗传学调控。

在弥漫大B细胞淋巴瘤中，EZH2的一个等位基因发生突变后和另一个等位基因表达正常的EZH2组合会出现更强的酶活性。而新近的研究却发现EZH2在25%的T细胞白血病中发生失活性突变。

4 展望

EZH2在多种恶性肿瘤中高表达，这就提示其可能成为一种新的肿瘤标志物，同时可能会成为基因治疗的新靶点。但EZH2在癌症发生和发展的各个阶段所起作用的分子机制尚不清楚。

例如，在肿瘤中的作用是否具有普遍性？EZH2引发癌变的表观遗传变化是如何开始和维持的？EZH2和已知的各种癌基因、抑癌基因、信号通路等是如何相互作用的？EZH2与其他甲基化酶、去甲基化酶是如何相互作用的？对这些问题的研究将有助于更加深人地理解EZH2在肿瘤发生中的作用，也将对肿瘤机制的阐明及肿瘤预防、诊断和治疗发挥作用。

白血病.淋巴瘤2014 年3月23卷3期