引用本文： 魏濤, 朱精強. p53 基因家族與甲狀腺癌的相關研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2019, 26(11): 1372-1377. doi: 10.7507/1007-9424.201906054 復制
甲狀腺癌是臨床最常見的內分泌惡性腫瘤之一，近年來其發病率迅速增長[1]。甲狀腺濾泡上皮來源的腫瘤病理分型主要包括甲狀腺乳頭狀癌（papillary thyroid cancer，PTC）和甲狀腺濾泡癌（follicular thyroid cancer，FTC），分別占甲狀腺癌總數的 90% 和 3% 左右，二者統稱為分化型甲狀腺癌（differentiated thyroid cancer，DTC），剩下的就是低分化癌（poorly differentiated thyroid cancer，PDTC）和未分化癌（anaplastic thyroid cancer，ATC）[2]。甲狀腺髓樣癌（medullary thyroid cancer，MTC）起源于甲狀腺濾泡旁細胞，其中約 25% 具有家族遺傳性[3]。在 DTC 進展為 PDTC 或 ATC 的過程中，p53 基因家族可能起了重要作用，但是關于 p53 基因家族在甲狀腺癌的發生和發展過程中的作用還存在一些爭議，下面筆者將對 p53 基因家族的研究進展以及其在甲狀腺癌致癌中的作用進展進行綜述。
1 p53 基因家族
人類基因 p53、p63 和 p73 這 3 個成員的共同祖先是首次在現代海葵的進化過程中被發現的，它們是具有高度同源性的基因家族—p53 基因家族，其在基因結構和功能上具有相似的特征，但是它們在進化上存在差異，在進化過程中進化出不同的功能和結構，在超過 10 億年的進化過程中這個基因家族一直保持著它的結構特征和功能活動[4]。功能和系統發育分析[5-6]顯示，p53 基因家族創始成員為 p63，其次是 p73，最后是 p53。事實上，在 DNA 序列水平上，p63 和 p73 的同源性都高于 p53[7-8]。p53 基因家族成員亞型見圖 1[9]。
1.1 p53 基因
p53 基因是目前發現的與腫瘤相關性最高的基因之一，也是最早發現的與腫瘤發生相關的基因。學術界對于 p53 的了解經歷了一個曲折的過程。當 1979 年 p53 蛋白首次被發現時，以為 p53 的存在促進了腫瘤的發生，是“癌基因”。后來學術界才逐漸認識到最初發現的 p53 是突變的 p53，具有癌基因功能，而真正的野生型 p53 是抑癌基因，可以抑制腫瘤的發生[10]。野生型 p53 基因編碼的蛋白在細胞中高度不穩定，合成不久便會被降解，因此，在細胞內的含量低，通過免疫組織化學等方法難以檢測到；相反，突變型 p53 基因編碼的蛋白不容易被降解，在細胞內的含量比較高，通過免疫組織化學等方法可以檢測到[10]。有文獻[11]報道，p53 突變位點大多數發生在其 DNA 結合結構域，有 175、273 及 279 這 3 個比較常見的突變位點。突變型 p53 基因編碼的蛋白不具有與 DNA 結合的能力，因此失去了抑制腫瘤的功能；而且突變型 p53 基因編碼的蛋白還可以與野生型 p53 編碼的蛋白結合，形成異二聚體，從而對野生型 p53 的功能產生抑制，具有腫瘤促進因子的作用[12]。p53 基因突變與人類多種腫瘤發生有關，p53 的突變往往預示該腫瘤生物學行為惡劣，預后不良[10]。
1.2 p63 基因
p63 基因的發現源于 Schmale 等[13]于 1997 年發現了一種蛋白，與 p53 蛋白具有高度同源性，并將之命名為鼠 KET。陸續有很多研究報道人 p63 基因和蛋白，起初各研究團隊各自命名為 p63、p51、p40、CUSP、p73L 等，后來統一稱為 p63[14-15]。人 p63 基因定位于染色體 3q27-29，轉錄剪切后可產生多種亞型，包括具有反式激活域、氨基酸全長的 TAp63α、TAp63β 和 TAp63γ 以及氨基端截短的 ΔNp63α、ΔNp63β、ΔNp63γ 和 p40。TAp63 的兩個主要亞型 TAp63α 和 TAp63γ 與 p73 的兩個主要亞型 TAp73α 和 TAp73β 非常相似；ΔNp63 缺少 N 端的轉錄激活區[16]。p63 可能在功能上與 p73 更為類似一些，而與 p53 存在差異，這是因為 TAp63 的 C 端和 N 端均有高水平轉錄活性，可以提示這一點。p63 基因可能具有雙重作用，即誘導細胞凋亡的抑癌基因作用和促進細胞增殖的促癌基因作用。有研究[17]發現，TAp63 亞型能夠反式激活與 p53 相關的目標基因，誘導細胞出現周期阻滯和凋亡，具有抑制腫瘤的功能；而 ΔNp63 亞型由于缺乏氨基末端激活區域，不能誘導轉錄，所以不能反式激活 p53 靶基因，其生物學特性與 TAp63 亞型正相反，不能誘導細胞周期阻滯和凋亡。還有研究[4]認為 p63 蛋白的結構形式是四聚體，TAp63、ΔNp63 亞型可組成異源性四聚體，也可組成同源性四聚體，但目前還不清楚各種亞型組成四聚體的方式。
1.3 p73 基因
p73 基因是 1997 年由 Kaghad 等[18]首先報道的，因它具有與 p53 基因相似的結構功能，所以被認為是 p53 基因家族成員之一。人 p73 基因定位于 1p36.2-1p36.3，在不同的啟動子作用下可轉錄剪切成至少 4 種亞型[18-19]，包括具有氨基酸全長的 TAp73α 和 TAp73β 以及氨基端截短的 ΔNp73α 和 ΔNp73β。有研究[20]認為，TAp73α 和 TAp73β 表達增強時可激活 p53 靶基因的表達，從而引起一系列生物學效應如抑制細胞增生、誘發細胞凋亡，這種功能與細胞內的 p53 基因活性無關。ΔNp73 缺少轉錄激活區域，這一區域對激活 p73 基因和 p53 靶基因起著重要作用。有研究[21]報道，在 TAp73 亞型占優勢的細胞中，p73 與 p53 起協同作用，可以誘導細胞凋亡；而在 ΔNp73 亞型占優勢的細胞中，p73 與 p53 起對抗作用，對 p53 誘導細胞凋亡的功能產生抑制。而 ΔNp73 對 p53 功能的抑制可能通過直接與 p53 反應來完成[22]。
總之，p53 家族成員及其亞型之間的相互作用對腫瘤發生和對抗癌藥物反應有深遠影響。研究最多的是 ΔN 和 TA 亞型之間的相互作用，如 ΔNp63 會抑制 TAp73，影響乳腺癌[23]和頭頸部鱗狀細胞癌[24]對化療的敏感性。有證據[25]表明，p53 家族通過在多個 p53、p63 和 p73 亞型之間的蛋白-蛋白相互作用共同調控靶基因以及 TP53 和 TP73 基因啟動子。此外，突變型 p53 可以影響 TAp73 和 TAp63 的活性。目前的研究表明，某一特定亞型的功能需要在其他亞型的表達背景下進行研究，如 ΔNp73β 抑制 p53 依賴的初級交感神經元的凋亡[23]，但在癌細胞中 ΔNp73β 誘導細胞周期阻滯和凋亡[26]。因此，需要考慮大量的生物學指標如 p63/p73 比率、p63 與 p73 蛋白質相互作用、p63 與 p73 綁定不同的啟動子等來對 p63 和 p73 在人類腫瘤發生中的角色給一個明確的定義[26]。
以上對 p53 基因家族各成員的概況以及它們之間的相互作用做了大致闡述，下面將就該家族各個成員在甲狀腺癌中的作用進行分析。
2 p53 家族成員與甲狀腺癌
2.1 p53 與甲狀腺癌
p53 基因編碼蛋白具有調節細胞生長、增殖、周期、凋亡、DNA 修復等重要功能。當細胞處于應激狀態及細胞周期進程受到抑制時 p53 表達被觸發，然后對 DNA 損傷進行修復或促進細胞凋亡[27]。
2.1.1 p53 突變
p53 突變不僅在腫瘤進展中很重要，而且影響腫瘤對化療和放療的反應，因此對臨床治療的結局很重要。p53 突變在甲狀腺癌中總體發生率約為 14% 左右，遠遠低于其在肺癌、乳腺癌和結直腸癌中的突變率[28]；并且在甲狀腺腫瘤中 p53 基因活性的喪失往往是在甲狀腺癌失分化后期才被觀察到。p53 突變通常見于 15%～30% 的 PDTC 和 60%～80% 的 ATC 中，在 DTC 中少見[29-33]，在 40% 的 PTC 和 22% 的嗜酸性 FTC 中發現 p53 的突變[34-35]。甲狀腺細胞中 p53 失活已被證實可以促進腫瘤的生長，同時也會導致細胞分化的持續喪失。已知 ATC 的分子變化是 p53 基因的失活或磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）級聯的激活、RAS 或 BRAF 基因突變，而 p53 基因失活可能是 DTC 過渡到 ATC 的一個關鍵分子改變。在一個基于患者的遺傳信息成功建立的 ATC 小鼠模型實驗[36-37]中，使用小鼠甲狀腺濾泡細胞，將 p53 基因失活，并激活 PI3K 信號級聯，同時敲除磷酸酯酶與張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homologue，PTEN）抑癌基因，可以觀察到這些小鼠體內的腫瘤與人類 ATC 相似的特征，經歷了糖酵解過程，其對糖酵解抑制劑的治療有反應。另有研究[38]報道，將甲狀腺特異性 RET-PTC 重組的轉基因小鼠與 p53 突變小鼠雜交時，后代會生成 ATC。還有研究[39]將野生型 p53 導入 ATC 后，可以檢測到甲狀腺特異性基因的表達，且其分化程度改善，野生型 p53 可能可以逆轉 ATC 失分化的過程。然而最近有證據表明，p53 失活在 DTC 發生的早期可能也是因素之一，在這些腫瘤中，作用于蛋白質和（或）其信號通路的各種滅活機制可能抑制野生型 p53 活性[37]。以上研究結果提示，p53 突變在 ATC 發生及發展中起了關鍵作用。但在甲狀腺癌中 p53 突變的原因尚未完全了解。體外實驗[40]表明，人類甲狀腺細胞暴露于 α 粒子或 γ 射線會導致 p53 突變；然而在體內，輻射和 p53 突變之間的關系還不太清楚，如在切爾諾貝利事故后的白俄羅斯人口中所進行的研究并沒有證實輻射暴露與甲狀腺癌 p53 基因突變之間的確切關系[40]。
2.1.2 p53 信號通路
除了 p53 本身的突變以外，p53 信號通路中很多因素的改變也可以促進甲狀腺癌的發生，通過檢查點缺失、基因組失穩定性以及抑制細胞凋亡來完成，如雙微染色體（murine double minute，Mdm）、galectin-3（Gal-3）等改變在甲狀腺癌發生及發展中也起到重要作用。
2.1.2.1 Mdm 家族
Mdm 家族是 p53 表達和發揮功能的關鍵調控器，其中 Mdm2 和 Mdm4 均對 p53 進行負調控[41-42]。Mdm2 是非常特異性地針對 p53 的泛素化 E3 連接酶，在動態平衡細胞內 p53 蛋白水平中起到重要作用，它可直接與 p53 蛋白結合，從而導致 p53 蛋白的降解。Mdm2-p53 復合體一旦形成，即從核內轉運至胞質，進入胞質后 Mdm2 發揮泛素連接酶活性介導 p53 與泛素的共價結合，泛素化的 p53 繼而在蛋白酶體中降解[41]，從而在細胞內維持 p53 蛋白動態平衡。在多種常見的人類腫瘤中都有 Mdm2 基因擴增，從而干擾 p53 的正常功能[42]。Prodosmo 等[43]發現 Mdm4 的亞型 Mdm-S 和 Mdm4-211 表達在甲狀腺癌中明顯增加，而 Mdm4 在體外試驗中證實具有強烈的 p53 抑制作用。
2.1.2.2 Gal-3
Gal-3 是一種抗凋亡分子，野生型 p53 可下調其表達[44]。轉錄因子同源結構域相互作用蛋白激酶 2（homeodomain interacting protein kinase 2，HIPK2）可以磷酸化 p53，導致其活化，進而導致誘導凋亡因子的轉錄。研究[45]顯示，在甲狀腺癌中 HIPK2 通常處于低水平，可以降低 p53 激活，導致 Gal-3 過表達，從而促進細胞向腫瘤轉化。
2.1.2.3 PTEN 基因
有一些抑癌基因如 PTEN 基因可能與 p53 存在相互作用關系，在甲狀腺癌的發生及發展中也有重要意義。早在 1997 年有 3 個研究團隊[46-48]報道發現了 PTEN 基因。現在普遍認為 PTEN 是一種僅次于 p53 的最常發生突變的經典的抑癌基因，在人類惡性腫瘤的發生及發展中起到重要作用。PTEN 能對基因表達及功能發揮起自我調節作用，該調節過程需要通過 p53 的穩定性控制而實現。有研究[47]顯示，p53 可激活 PTEN 的表達；與之對應，PTEN 可增強 p53 的反式激活，這一過程需要 PTEN 與 p53 的交互作用且與 PTEN 的磷酸酯酶活性無關[48]。各種相互交錯的信號通路網絡[46]顯示，PTEN 與 p53 可能存在相互依存的關系；并且可能存在很多相互的作用，如 Mdm2 可促進 p53 降解，而 PTEN 可通過下調 Mdm2 的水平使 p53 蛋白水平增高，從而使其 p53 活性增強；PTEN 還與 p53 形成復合體，可以增強 p53 與 DNA 的結合及轉錄活性；在某些環境中，PTEN 還可間接促進 p53 蛋白的表達并使其穩定性增加；PTEN 還可保護 p53 免受 Mdm2 介導的轉錄抑制及降解作用，該作用由 PI3K-AKT 通路介導，PTEN 下調 Mdm2 水平是通過抑制 Mdm2 由胞質向胞核的轉位并促進 Mdm2 降解來完成的[49]，從而抑制了 Mdm2 介導的 p53 轉錄抑制及降解并增強 p53 的活性。
2.2 p63 與甲狀腺癌
在腫瘤細胞中，細胞周期蛋白 cyclin D1、E1 及細胞周期素依賴性激酶受 p21 調控，而 p21 作為 p53主要下游調控因子，p53 通過調控其水平來調控細胞周期；DNA 損傷時會導致細胞周期停滯在 G1/S 期和 G2/M 期從而允許細胞有時間來修復受損的 DNA，而 p21 和 p53 共同構成細胞周期 G1 檢查站，如 DNA 嚴重受損不能修復時則會誘導凋亡、減少受損 DNA 的復制和積累，從而發揮抑癌作用。
p63 基因在人類惡性腫瘤中很少發生突變。p63 有多種亞型，其中 TAp63α 在大多數甲狀腺癌標本和細胞系中表達，但在正常的甲狀腺細胞中不表達[50]。在甲狀腺癌細胞中，TAp63α 不能誘導其靶基因 p21 和 Bax 表達（二者均是人體內主要的促凋亡基因），不會引起細胞周期阻滯和凋亡發生；TAp63α 還可以拮抗 p53 對靶基因、細胞活性和病灶形成的影響，可以利用小分子干擾 TAp63α 增強 p53 活性[50]；TAp63α 通過干擾綁定更多的轉錄活性 p63 亞型（TAp63β 和 TAp63γ）以及 TAp73 的轉錄活性亞型來對抗 p53[50]。因此，推測 TAp63α 可能通過各種途徑抑制 p53 的抑癌活性來促進甲狀腺腫瘤的進展。
TAp63α 的作用依賴于其 C 端蛋白，因為 TAp63γ 亞型和 TAp63α 的 C 端排列不同，所以 TAp63γ 能夠誘導靶基因在甲狀腺癌細胞中起到腫瘤抑制作用；TAp63γ 還可以降低腫瘤細胞移動性和侵襲性、誘導細胞死亡和抑制轉移的形成[51]。
盡管 TAp63α 在甲狀腺癌中的高表達表明其在甲狀腺癌形成中的可能作用，但沒有證據顯示其具體功能。事實上，TAp63α 可能具有的雙向屬性（腫瘤發生或腫瘤抑制）取決于其綁定到不同的目標基因啟動子。一方面，由于在甲狀腺癌細胞中 p53 信號的改變和 p63 表達異常可能同時出現，因此不能將甲狀腺腫瘤的發展歸因于 p63 的表達異常[52-53]；另一方面，沒有證據表明 p63 的促癌基因作用是因為 p53 抑癌活性被抑制，因為 p63 可能給多能干細胞提供致癌特性的可能性未能排除[54]。
2.3 p73 與甲狀腺癌
p73 有氨基酸全長的 TAp73α 和 TAp73β 以及氨基端截短的 ΔNp73α 和 ΔNp73β 等亞型。因 TAp73α 和 TAp73β 是兩種相互獨立而又密切相關的亞型，故在基因功能上存在兩面性的特點。TAp73α 類似于 p53，誘導細胞凋亡和抑制腫瘤發生；而 TAp73β 反過來抑制 TAp73α 表達，減少細胞凋亡和促進腫瘤生長。
有研究[55-57]發現，p73 在神經母細胞瘤、轉化白血病細胞等惡性腫瘤中過表達，其可能與 TAp73β 扮演致癌基因角色有關。但關于其在甲狀腺癌中的表達資料不多。Domínguez 等[58]報道，TAp73 和?Np73 在絕大多數甲狀腺癌細胞系中可以通過 PCR 和免疫印跡檢測到，但在正常培養的甲狀腺細胞中則檢測不到。還有研究[59]發現，TAp73 與 p53 在正常甲狀腺組織中表達密切相關，而在癌組織中則無相關性；并且對甲狀腺癌標本進行免疫組織化學分析發現，TAp73 和 ΔNp73 染色主要在細胞核水平。另有研究[60]顯示，在 27.3% 的甲狀腺濾泡腺瘤、85.4% 的 FTC、99.2% 的 PTC 及 95.7% 的 ATC 中可以檢測到 ΔNp73 陽性表達，而在正常甲狀腺濾泡細胞中未檢測到 ΔNp73 蛋白，且 ΔNp73 表達水平在 ATC 中明顯低于 PTC 細胞；并且研究還發現，在 PTC 中 ΔNp73 表達水平與腫瘤大小、外侵程度以及轉移與否呈負相關。值得注意的是，由于甲狀腺癌細胞中 p73 生物活性的喪失的部分原因是 ΔNp73 和 p53 突變體相互作用[61]，因此，對于?Np73α 的表達是否提示腫瘤更有侵襲性還不確定，至少沒有對應的臨床資料佐證[27, 62-63]。
?Np73α 還可以抑制 PTEN 啟動子，使 PTEN 下調，增加肌醇-1,4,5-三磷酸（PIP3）半衰期，減少其向肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）轉化，高水平的 PIP3 增加 AKT 磷酸化，導致 Mdm2 介導的泛素化和 p53 蛋白降解，從而導致 p53 功能受到抑制[28]。TAp73α 也可以通過減少 Mdm2 與 p53 結合抑制 Mdm2 介導的 p53 蛋白降解，或者通過拮抗 Mdm2 啟動子增強 p53 活性[64]。
在腫瘤中，研究單個細胞中 TAp73 和 ΔNp73 的比率更有意義，所以增強 ΔNp73 的表達而不是使 p73 滅活突變與腫瘤的進展更加相關[62]。
3 小結與展望
p53 基因在甲狀腺癌發生及發展中發揮著重要作用，尤其是在 ATC 的進展中，有證據表明，某些因素通過抑制它的作用、也可能促使其在甲狀腺癌的早期階段發揮作用；p63 基因不同亞型在甲狀腺癌中可能具有不同作用，因此不能籠統地說其是致癌基因或抑癌基因，其特定蛋白的功能還需要進一步研究；p73 基因在甲狀腺細胞中的生物學作用可能是矛盾的，取決于多種不同因素的交互作用，p73 各種亞型和 p53 分子網絡內的成員之間的作用是復雜的，有待進一步研究。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們無相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：魏濤檢索收集文章、翻譯、查看并撰寫；朱精強對文章的知識性內容作批評性審閱。
甲狀腺癌是臨床最常見的內分泌惡性腫瘤之一，近年來其發病率迅速增長[1]。甲狀腺濾泡上皮來源的腫瘤病理分型主要包括甲狀腺乳頭狀癌（papillary thyroid cancer，PTC）和甲狀腺濾泡癌（follicular thyroid cancer，FTC），分別占甲狀腺癌總數的 90% 和 3% 左右，二者統稱為分化型甲狀腺癌（differentiated thyroid cancer，DTC），剩下的就是低分化癌（poorly differentiated thyroid cancer，PDTC）和未分化癌（anaplastic thyroid cancer，ATC）[2]。甲狀腺髓樣癌（medullary thyroid cancer，MTC）起源于甲狀腺濾泡旁細胞，其中約 25% 具有家族遺傳性[3]。在 DTC 進展為 PDTC 或 ATC 的過程中，p53 基因家族可能起了重要作用，但是關于 p53 基因家族在甲狀腺癌的發生和發展過程中的作用還存在一些爭議，下面筆者將對 p53 基因家族的研究進展以及其在甲狀腺癌致癌中的作用進展進行綜述。
1 p53 基因家族
人類基因 p53、p63 和 p73 這 3 個成員的共同祖先是首次在現代海葵的進化過程中被發現的，它們是具有高度同源性的基因家族—p53 基因家族，其在基因結構和功能上具有相似的特征，但是它們在進化上存在差異，在進化過程中進化出不同的功能和結構，在超過 10 億年的進化過程中這個基因家族一直保持著它的結構特征和功能活動[4]。功能和系統發育分析[5-6]顯示，p53 基因家族創始成員為 p63，其次是 p73，最后是 p53。事實上，在 DNA 序列水平上，p63 和 p73 的同源性都高于 p53[7-8]。p53 基因家族成員亞型見圖 1[9]。
1.1 p53 基因
p53 基因是目前發現的與腫瘤相關性最高的基因之一，也是最早發現的與腫瘤發生相關的基因。學術界對于 p53 的了解經歷了一個曲折的過程。當 1979 年 p53 蛋白首次被發現時，以為 p53 的存在促進了腫瘤的發生，是“癌基因”。后來學術界才逐漸認識到最初發現的 p53 是突變的 p53，具有癌基因功能，而真正的野生型 p53 是抑癌基因，可以抑制腫瘤的發生[10]。野生型 p53 基因編碼的蛋白在細胞中高度不穩定，合成不久便會被降解，因此，在細胞內的含量低，通過免疫組織化學等方法難以檢測到；相反，突變型 p53 基因編碼的蛋白不容易被降解，在細胞內的含量比較高，通過免疫組織化學等方法可以檢測到[10]。有文獻[11]報道，p53 突變位點大多數發生在其 DNA 結合結構域，有 175、273 及 279 這 3 個比較常見的突變位點。突變型 p53 基因編碼的蛋白不具有與 DNA 結合的能力，因此失去了抑制腫瘤的功能；而且突變型 p53 基因編碼的蛋白還可以與野生型 p53 編碼的蛋白結合，形成異二聚體，從而對野生型 p53 的功能產生抑制，具有腫瘤促進因子的作用[12]。p53 基因突變與人類多種腫瘤發生有關，p53 的突變往往預示該腫瘤生物學行為惡劣，預后不良[10]。
1.2 p63 基因
p63 基因的發現源于 Schmale 等[13]于 1997 年發現了一種蛋白，與 p53 蛋白具有高度同源性，并將之命名為鼠 KET。陸續有很多研究報道人 p63 基因和蛋白，起初各研究團隊各自命名為 p63、p51、p40、CUSP、p73L 等，后來統一稱為 p63[14-15]。人 p63 基因定位于染色體 3q27-29，轉錄剪切后可產生多種亞型，包括具有反式激活域、氨基酸全長的 TAp63α、TAp63β 和 TAp63γ 以及氨基端截短的 ΔNp63α、ΔNp63β、ΔNp63γ 和 p40。TAp63 的兩個主要亞型 TAp63α 和 TAp63γ 與 p73 的兩個主要亞型 TAp73α 和 TAp73β 非常相似；ΔNp63 缺少 N 端的轉錄激活區[16]。p63 可能在功能上與 p73 更為類似一些，而與 p53 存在差異，這是因為 TAp63 的 C 端和 N 端均有高水平轉錄活性，可以提示這一點。p63 基因可能具有雙重作用，即誘導細胞凋亡的抑癌基因作用和促進細胞增殖的促癌基因作用。有研究[17]發現，TAp63 亞型能夠反式激活與 p53 相關的目標基因，誘導細胞出現周期阻滯和凋亡，具有抑制腫瘤的功能；而 ΔNp63 亞型由于缺乏氨基末端激活區域，不能誘導轉錄，所以不能反式激活 p53 靶基因，其生物學特性與 TAp63 亞型正相反，不能誘導細胞周期阻滯和凋亡。還有研究[4]認為 p63 蛋白的結構形式是四聚體，TAp63、ΔNp63 亞型可組成異源性四聚體，也可組成同源性四聚體，但目前還不清楚各種亞型組成四聚體的方式。
1.3 p73 基因
p73 基因是 1997 年由 Kaghad 等[18]首先報道的，因它具有與 p53 基因相似的結構功能，所以被認為是 p53 基因家族成員之一。人 p73 基因定位于 1p36.2-1p36.3，在不同的啟動子作用下可轉錄剪切成至少 4 種亞型[18-19]，包括具有氨基酸全長的 TAp73α 和 TAp73β 以及氨基端截短的 ΔNp73α 和 ΔNp73β。有研究[20]認為，TAp73α 和 TAp73β 表達增強時可激活 p53 靶基因的表達，從而引起一系列生物學效應如抑制細胞增生、誘發細胞凋亡，這種功能與細胞內的 p53 基因活性無關。ΔNp73 缺少轉錄激活區域，這一區域對激活 p73 基因和 p53 靶基因起著重要作用。有研究[21]報道，在 TAp73 亞型占優勢的細胞中，p73 與 p53 起協同作用，可以誘導細胞凋亡；而在 ΔNp73 亞型占優勢的細胞中，p73 與 p53 起對抗作用，對 p53 誘導細胞凋亡的功能產生抑制。而 ΔNp73 對 p53 功能的抑制可能通過直接與 p53 反應來完成[22]。
總之，p53 家族成員及其亞型之間的相互作用對腫瘤發生和對抗癌藥物反應有深遠影響。研究最多的是 ΔN 和 TA 亞型之間的相互作用，如 ΔNp63 會抑制 TAp73，影響乳腺癌[23]和頭頸部鱗狀細胞癌[24]對化療的敏感性。有證據[25]表明，p53 家族通過在多個 p53、p63 和 p73 亞型之間的蛋白-蛋白相互作用共同調控靶基因以及 TP53 和 TP73 基因啟動子。此外，突變型 p53 可以影響 TAp73 和 TAp63 的活性。目前的研究表明，某一特定亞型的功能需要在其他亞型的表達背景下進行研究，如 ΔNp73β 抑制 p53 依賴的初級交感神經元的凋亡[23]，但在癌細胞中 ΔNp73β 誘導細胞周期阻滯和凋亡[26]。因此，需要考慮大量的生物學指標如 p63/p73 比率、p63 與 p73 蛋白質相互作用、p63 與 p73 綁定不同的啟動子等來對 p63 和 p73 在人類腫瘤發生中的角色給一個明確的定義[26]。
以上對 p53 基因家族各成員的概況以及它們之間的相互作用做了大致闡述，下面將就該家族各個成員在甲狀腺癌中的作用進行分析。
2 p53 家族成員與甲狀腺癌
2.1 p53 與甲狀腺癌
p53 基因編碼蛋白具有調節細胞生長、增殖、周期、凋亡、DNA 修復等重要功能。當細胞處于應激狀態及細胞周期進程受到抑制時 p53 表達被觸發，然后對 DNA 損傷進行修復或促進細胞凋亡[27]。
2.1.1 p53 突變
p53 突變不僅在腫瘤進展中很重要，而且影響腫瘤對化療和放療的反應，因此對臨床治療的結局很重要。p53 突變在甲狀腺癌中總體發生率約為 14% 左右，遠遠低于其在肺癌、乳腺癌和結直腸癌中的突變率[28]；并且在甲狀腺腫瘤中 p53 基因活性的喪失往往是在甲狀腺癌失分化后期才被觀察到。p53 突變通常見于 15%～30% 的 PDTC 和 60%～80% 的 ATC 中，在 DTC 中少見[29-33]，在 40% 的 PTC 和 22% 的嗜酸性 FTC 中發現 p53 的突變[34-35]。甲狀腺細胞中 p53 失活已被證實可以促進腫瘤的生長，同時也會導致細胞分化的持續喪失。已知 ATC 的分子變化是 p53 基因的失活或磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）級聯的激活、RAS 或 BRAF 基因突變，而 p53 基因失活可能是 DTC 過渡到 ATC 的一個關鍵分子改變。在一個基于患者的遺傳信息成功建立的 ATC 小鼠模型實驗[36-37]中，使用小鼠甲狀腺濾泡細胞，將 p53 基因失活，并激活 PI3K 信號級聯，同時敲除磷酸酯酶與張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homologue，PTEN）抑癌基因，可以觀察到這些小鼠體內的腫瘤與人類 ATC 相似的特征，經歷了糖酵解過程，其對糖酵解抑制劑的治療有反應。另有研究[38]報道，將甲狀腺特異性 RET-PTC 重組的轉基因小鼠與 p53 突變小鼠雜交時，后代會生成 ATC。還有研究[39]將野生型 p53 導入 ATC 后，可以檢測到甲狀腺特異性基因的表達，且其分化程度改善，野生型 p53 可能可以逆轉 ATC 失分化的過程。然而最近有證據表明，p53 失活在 DTC 發生的早期可能也是因素之一，在這些腫瘤中，作用于蛋白質和（或）其信號通路的各種滅活機制可能抑制野生型 p53 活性[37]。以上研究結果提示，p53 突變在 ATC 發生及發展中起了關鍵作用。但在甲狀腺癌中 p53 突變的原因尚未完全了解。體外實驗[40]表明，人類甲狀腺細胞暴露于 α 粒子或 γ 射線會導致 p53 突變；然而在體內，輻射和 p53 突變之間的關系還不太清楚，如在切爾諾貝利事故后的白俄羅斯人口中所進行的研究并沒有證實輻射暴露與甲狀腺癌 p53 基因突變之間的確切關系[40]。
2.1.2 p53 信號通路
除了 p53 本身的突變以外，p53 信號通路中很多因素的改變也可以促進甲狀腺癌的發生，通過檢查點缺失、基因組失穩定性以及抑制細胞凋亡來完成，如雙微染色體（murine double minute，Mdm）、galectin-3（Gal-3）等改變在甲狀腺癌發生及發展中也起到重要作用。
2.1.2.1 Mdm 家族
Mdm 家族是 p53 表達和發揮功能的關鍵調控器，其中 Mdm2 和 Mdm4 均對 p53 進行負調控[41-42]。Mdm2 是非常特異性地針對 p53 的泛素化 E3 連接酶，在動態平衡細胞內 p53 蛋白水平中起到重要作用，它可直接與 p53 蛋白結合，從而導致 p53 蛋白的降解。Mdm2-p53 復合體一旦形成，即從核內轉運至胞質，進入胞質后 Mdm2 發揮泛素連接酶活性介導 p53 與泛素的共價結合，泛素化的 p53 繼而在蛋白酶體中降解[41]，從而在細胞內維持 p53 蛋白動態平衡。在多種常見的人類腫瘤中都有 Mdm2 基因擴增，從而干擾 p53 的正常功能[42]。Prodosmo 等[43]發現 Mdm4 的亞型 Mdm-S 和 Mdm4-211 表達在甲狀腺癌中明顯增加，而 Mdm4 在體外試驗中證實具有強烈的 p53 抑制作用。
2.1.2.2 Gal-3
Gal-3 是一種抗凋亡分子，野生型 p53 可下調其表達[44]。轉錄因子同源結構域相互作用蛋白激酶 2（homeodomain interacting protein kinase 2，HIPK2）可以磷酸化 p53，導致其活化，進而導致誘導凋亡因子的轉錄。研究[45]顯示，在甲狀腺癌中 HIPK2 通常處于低水平，可以降低 p53 激活，導致 Gal-3 過表達，從而促進細胞向腫瘤轉化。
2.1.2.3 PTEN 基因
有一些抑癌基因如 PTEN 基因可能與 p53 存在相互作用關系，在甲狀腺癌的發生及發展中也有重要意義。早在 1997 年有 3 個研究團隊[46-48]報道發現了 PTEN 基因。現在普遍認為 PTEN 是一種僅次于 p53 的最常發生突變的經典的抑癌基因，在人類惡性腫瘤的發生及發展中起到重要作用。PTEN 能對基因表達及功能發揮起自我調節作用，該調節過程需要通過 p53 的穩定性控制而實現。有研究[47]顯示，p53 可激活 PTEN 的表達；與之對應，PTEN 可增強 p53 的反式激活，這一過程需要 PTEN 與 p53 的交互作用且與 PTEN 的磷酸酯酶活性無關[48]。各種相互交錯的信號通路網絡[46]顯示，PTEN 與 p53 可能存在相互依存的關系；并且可能存在很多相互的作用，如 Mdm2 可促進 p53 降解，而 PTEN 可通過下調 Mdm2 的水平使 p53 蛋白水平增高，從而使其 p53 活性增強；PTEN 還與 p53 形成復合體，可以增強 p53 與 DNA 的結合及轉錄活性；在某些環境中，PTEN 還可間接促進 p53 蛋白的表達并使其穩定性增加；PTEN 還可保護 p53 免受 Mdm2 介導的轉錄抑制及降解作用，該作用由 PI3K-AKT 通路介導，PTEN 下調 Mdm2 水平是通過抑制 Mdm2 由胞質向胞核的轉位并促進 Mdm2 降解來完成的[49]，從而抑制了 Mdm2 介導的 p53 轉錄抑制及降解并增強 p53 的活性。
2.2 p63 與甲狀腺癌
在腫瘤細胞中，細胞周期蛋白 cyclin D1、E1 及細胞周期素依賴性激酶受 p21 調控，而 p21 作為 p53主要下游調控因子，p53 通過調控其水平來調控細胞周期；DNA 損傷時會導致細胞周期停滯在 G1/S 期和 G2/M 期從而允許細胞有時間來修復受損的 DNA，而 p21 和 p53 共同構成細胞周期 G1 檢查站，如 DNA 嚴重受損不能修復時則會誘導凋亡、減少受損 DNA 的復制和積累，從而發揮抑癌作用。
p63 基因在人類惡性腫瘤中很少發生突變。p63 有多種亞型，其中 TAp63α 在大多數甲狀腺癌標本和細胞系中表達，但在正常的甲狀腺細胞中不表達[50]。在甲狀腺癌細胞中，TAp63α 不能誘導其靶基因 p21 和 Bax 表達（二者均是人體內主要的促凋亡基因），不會引起細胞周期阻滯和凋亡發生；TAp63α 還可以拮抗 p53 對靶基因、細胞活性和病灶形成的影響，可以利用小分子干擾 TAp63α 增強 p53 活性[50]；TAp63α 通過干擾綁定更多的轉錄活性 p63 亞型（TAp63β 和 TAp63γ）以及 TAp73 的轉錄活性亞型來對抗 p53[50]。因此，推測 TAp63α 可能通過各種途徑抑制 p53 的抑癌活性來促進甲狀腺腫瘤的進展。
TAp63α 的作用依賴于其 C 端蛋白，因為 TAp63γ 亞型和 TAp63α 的 C 端排列不同，所以 TAp63γ 能夠誘導靶基因在甲狀腺癌細胞中起到腫瘤抑制作用；TAp63γ 還可以降低腫瘤細胞移動性和侵襲性、誘導細胞死亡和抑制轉移的形成[51]。
盡管 TAp63α 在甲狀腺癌中的高表達表明其在甲狀腺癌形成中的可能作用，但沒有證據顯示其具體功能。事實上，TAp63α 可能具有的雙向屬性（腫瘤發生或腫瘤抑制）取決于其綁定到不同的目標基因啟動子。一方面，由于在甲狀腺癌細胞中 p53 信號的改變和 p63 表達異常可能同時出現，因此不能將甲狀腺腫瘤的發展歸因于 p63 的表達異常[52-53]；另一方面，沒有證據表明 p63 的促癌基因作用是因為 p53 抑癌活性被抑制，因為 p63 可能給多能干細胞提供致癌特性的可能性未能排除[54]。
2.3 p73 與甲狀腺癌
p73 有氨基酸全長的 TAp73α 和 TAp73β 以及氨基端截短的 ΔNp73α 和 ΔNp73β 等亞型。因 TAp73α 和 TAp73β 是兩種相互獨立而又密切相關的亞型，故在基因功能上存在兩面性的特點。TAp73α 類似于 p53，誘導細胞凋亡和抑制腫瘤發生；而 TAp73β 反過來抑制 TAp73α 表達，減少細胞凋亡和促進腫瘤生長。
有研究[55-57]發現，p73 在神經母細胞瘤、轉化白血病細胞等惡性腫瘤中過表達，其可能與 TAp73β 扮演致癌基因角色有關。但關于其在甲狀腺癌中的表達資料不多。Domínguez 等[58]報道，TAp73 和?Np73 在絕大多數甲狀腺癌細胞系中可以通過 PCR 和免疫印跡檢測到，但在正常培養的甲狀腺細胞中則檢測不到。還有研究[59]發現，TAp73 與 p53 在正常甲狀腺組織中表達密切相關，而在癌組織中則無相關性；并且對甲狀腺癌標本進行免疫組織化學分析發現，TAp73 和 ΔNp73 染色主要在細胞核水平。另有研究[60]顯示，在 27.3% 的甲狀腺濾泡腺瘤、85.4% 的 FTC、99.2% 的 PTC 及 95.7% 的 ATC 中可以檢測到 ΔNp73 陽性表達，而在正常甲狀腺濾泡細胞中未檢測到 ΔNp73 蛋白，且 ΔNp73 表達水平在 ATC 中明顯低于 PTC 細胞；并且研究還發現，在 PTC 中 ΔNp73 表達水平與腫瘤大小、外侵程度以及轉移與否呈負相關。值得注意的是，由于甲狀腺癌細胞中 p73 生物活性的喪失的部分原因是 ΔNp73 和 p53 突變體相互作用[61]，因此，對于?Np73α 的表達是否提示腫瘤更有侵襲性還不確定，至少沒有對應的臨床資料佐證[27, 62-63]。
?Np73α 還可以抑制 PTEN 啟動子，使 PTEN 下調，增加肌醇-1,4,5-三磷酸（PIP3）半衰期，減少其向肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）轉化，高水平的 PIP3 增加 AKT 磷酸化，導致 Mdm2 介導的泛素化和 p53 蛋白降解，從而導致 p53 功能受到抑制[28]。TAp73α 也可以通過減少 Mdm2 與 p53 結合抑制 Mdm2 介導的 p53 蛋白降解，或者通過拮抗 Mdm2 啟動子增強 p53 活性[64]。
在腫瘤中，研究單個細胞中 TAp73 和 ΔNp73 的比率更有意義，所以增強 ΔNp73 的表達而不是使 p73 滅活突變與腫瘤的進展更加相關[62]。
3 小結與展望
p53 基因在甲狀腺癌發生及發展中發揮著重要作用，尤其是在 ATC 的進展中，有證據表明，某些因素通過抑制它的作用、也可能促使其在甲狀腺癌的早期階段發揮作用；p63 基因不同亞型在甲狀腺癌中可能具有不同作用，因此不能籠統地說其是致癌基因或抑癌基因，其特定蛋白的功能還需要進一步研究；p73 基因在甲狀腺細胞中的生物學作用可能是矛盾的，取決于多種不同因素的交互作用，p73 各種亞型和 p53 分子網絡內的成員之間的作用是復雜的，有待進一步研究。
重要聲明
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