雄珠蛋白(ADGB)在癌症中的表达调控及其转录组影响：从临床数据到体外功能验证

《Gene》：Expression analysis of androglobin and its influence on the transcriptome in cancer

本研究系统分析了雄珠蛋白(ADGB)在多种癌症类型中的表达模式，发现ADGB在肺癌和睾丸癌中显著下调。研究人员通过生物信息学分析和体外实验证实RFX3调控ADGB表达，并首次发现ADGB过表达可促进肺癌细胞运动性和细胞外基质重组，提示其可能具备体外致癌潜力。该研究为理解球蛋白家族在肿瘤中的作用提供了新视角。

　　

在肿瘤生物学研究领域，球蛋白家族蛋白因其与氧感知和活性氧代谢的密切关系而备受关注。像神经球蛋白(NGB)、胞球蛋白(CYGB)和肌球蛋白(MB)等球蛋白成员，已被发现在多种癌症中呈现组织特异性的促癌或抑癌作用。然而，作为球蛋白家族新成员，雄珠蛋白(ADGB)——一种嵌入钙蛋白酶结构域的嵌合球蛋白——在人类肿瘤中的表达模式和功能角色却鲜为人知。

先前有限的研究提示ADGB可能在前列腺癌和脑胶质瘤模型中发挥致癌作用，但这些结论主要基于体外细胞实验，缺乏系统的临床数据支持。更关键的是，ADGB在正常组织中特异性表达于纤毛细胞和精子发生后期，而癌细胞通常失去纤毛特征，这种表达特征的差异使得ADGB在真实肿瘤环境中的角色充满悬念。

为了解决这一科学问题，由Carina Osterhof领衔的研究团队在《Gene》上发表了最新研究成果。研究人员整合了多组学数据，从临床样本到细胞模型，全面描绘了ADGB在癌症中的表达图谱，并深入探索了其转录调控机制和潜在功能。

研究团队主要运用了几项关键技术：首先，他们对TCGA等公共数据库中的RNA测序(RNA-Seq)数据进行了大规模生物信息学分析，涵盖1207个癌细胞系和多种肿瘤类型；其次，通过实时定量PCR(qRT-PCR)验证了临床样本（23对睾丸癌和7对肺癌组织）中的ADGB表达；第三，采用荧光素酶报告基因实验和染色质免疫沉淀(ChIP)数据分析了ADGB的转录调控机制；最后，在A549肺癌细胞中建立稳定过表达模型，并通过转录组测序解析ADGB的分子功能。

2.1. ADGB在肿瘤组织和细胞系中下调表达

研究人员首先挖掘了公共RNA-Seq数据集，发现ADGB在肺鳞状细胞癌和浸润性肺癌中表达显著降低。TCGA数据分析进一步证实，ADGB在肺腺癌、小细胞肺癌和睾丸生殖细胞肿瘤中均下调表达，而在子宫癌中虽有升高趋势但无统计学意义。值得注意的是，在胶质母细胞瘤、脑低级别胶质瘤和胰腺腺癌中，ADGB表达与正常组织相比无显著差异。

对癌细胞系的筛查结果更为惊人：在CCLE和人类蛋白质图谱数据库中的1207个细胞系中，仅2个表达低水平的ADGB mRNA。更深入的分析发现，这些表达可能源于基因位点扩增或截短转录本，而非正常调控下的全长表达。这一发现对以往基于这些细胞系的功能研究提出了质疑。

2.2. 相关性分析提示复杂的ADGB调控机制

与先前研究认为STXBP5-AS1通过招募EZH2沉默ADGB启动子的观点不同，本研究在TCGA数据中发现ADGB与STXBP5-AS1呈正相关(R=0.35)，而非负相关。相反，ADGB与纤毛发生相关转录因子FOXJ1(R=0.53)、RFX2(R=0.5)、RFX1(R=0.4)和RFX3(R=0.44)均显示正相关。特别有趣的是，存在FOXJ1阴性但ADGB阳性的样本，提示存在FOXJ1非依赖的调控通路。

2.3. RFX3转染诱导内源性ADGB mRNA表达并与启动子相互作用

实验证实RFX3过表达能够在HEK293和MCF7细胞中诱导内源性ADGB mRNA表达，并增强ADGB启动子-增强子驱动的报告基因活性。小鼠模型数据支持这一发现：Rfx2和Rfx3（而非Rfx1）敲除显著降低体外分化室管膜细胞中的Adgb mRNA表达。ChIP测序数据表明这种调控是直接的，所有Rfx因子均占据Adgb启动子区域。

2.4. ADGB过表达诱导A549细胞形态变化

研究人员在A549肺癌细胞中建立稳定过表达ADGB的细胞系，发现ADGB阳性细胞出现异常延长的细胞突起和胞质分裂桥，中位长度达10.52微米，而对照细胞仅为4.49微米。免疫荧光显示ADGB定位于细胞质，并在富含微管蛋白的胞质分裂桥中积累，但未发现核定位证据。

2.5. ADGB过表达在A549细胞中引起转录组变化

RNA-seq分析鉴定出497个差异表达基因，其中231个上调。基因本体(GO)富集分析显示，这些基因显著富集于细胞外基质组织、细胞粘附和细胞迁移等通路。上游调控因子预测分析进一步提示，ADGB过表达影响的许多调控因子与细胞运动性和上皮-间质转化(EMT)相关。

研究结论与意义

本研究通过系统分析揭示了ADGB在人类癌症中的表达特征：在肺癌和睾丸癌等原生表达组织中显著下调，而在大多数癌细胞系中基本不表达。尽管体外过表达实验提示ADGB可能通过影响细胞运动性和细胞外基质重组而具备致癌潜力，但临床数据表明这种作用在真实肿瘤环境中可能受限，因为ADGB在体内肿瘤中表达极低甚至检测不到。

这一看似矛盾的现象可能源于ADGB表达的严格调控特性。作为纤毛细胞分化的标志物，ADGB的表达与细胞分化状态紧密相关，而癌细胞通常处于去分化状态，失去纤毛特征。因此，ADGB在癌症中的下调更可能反映了细胞分化状态的改变，而非直接的致癌或抑癌作用。

研究还首次证实RFX3是ADGB表达的关键调控因子，丰富了我们对ADGB转录调控网络的理解。不同于先前认为的FOXJ1主导调控模式，本研究提示存在多因子协同的复杂调控机制。

这项研究的重要意义在于：它首次提供了ADGB在人类癌症中表达的系统性证据，纠正了以往基于有限模型得出的结论；建立了ADGB表达与细胞分化状态的关联，为理解癌症中去分化现象提供了新视角；同时揭示了ADGB调控机制的复杂性，为后续功能研究奠定了坚实基础。尽管ADGB可能不是肿瘤发生的关键驱动因子，但作为细胞分化状态的敏感指标，它在癌症生物学研究中仍具有重要价值。