CREB综述1讲课教案

第 2 章综述

CREB 是通过磷酸化与去磷酸化的形式来实现其调节细胞转录功能。目前研究表明，CREB 与细胞生长、增殖、分化、周期调控等细胞生物活动密切相关。临床研究发现，CREB 在多种常见肿瘤的发生、发展中起到重要作用。在非小细胞肺癌中，CREB表达水平与非小细胞肺癌患者吸烟史、肿瘤组织类型以及总体生存期密切相关。而CREB 表达水平在非小细胞肺癌血清中的研究目前仍未开展。2.1 CREB 的概念

环腺苷酸反应元件（cAMP response element，CRE）是广泛存在于真核生物许多基因启动区的一段 DNA 序列，具有转录调节功能。Montryminy 在 20 世纪 80 年代后期通过对生长激素释放因子基因转录效率的研究发现, 基因上游 CRE 的缺失, 可导致转录活性下降 7 倍。[1]环腺苷酸反应元件结合蛋白（cAMP response element bindingprotein，CREB），是由 Yamamoto[2]在 PCI2 细胞系的核抽提物和大鼠脑组织中分离得到的一种选择性结合 CRE 的核蛋白。它的功能是调节 CRE，被称为调节转录的核因子。CREB 与 CRE 结合之后, 能刺激基因转录，大大提高 CRE 下游基因的转录活性, 有些基因的转录水平可提高 20 倍。

2.2 CREB 的分子结构

CREB 由 341 个氨基酸残基构成，分子量为 43KD，是真核细胞核内转录因子。CREB分子结构分两个区域，C 端区域为天冬氨酸，是与启动子结合部位；N 端区域为蛋氨酸，与调节转录有关[3]。CREB 属转录因子亮氨酸拉链家族中的一员，包含碱性区（basicregion）和亮氨酸拉链（Leucine zipper）模体，合称为 bZIP 结构。该结构是与 DNA 结合的重要区域，可细分为 KID 区、α区、PRO 区、Q2 区、Q3 区以及 X 区。激酶诱导结构域（kinase inducible domain，KID 区)是第 98 位至第 144 位氨基酸残基的肽段, 包含有许多种蛋白激酶对 CREB 分子进行磷酸化的部位，其中 Ser133 是蛋白激酶 A（PKA）的磷酸化位点[4] 。这一段序列的二级结构以α-螺旋为主。CREB的 KID 区域包含着许多与调节CREB 活性有关激酶的磷酸化位点。α区由 CREB 基[5]因 5 号外显子编码，为α螺旋结构。缺乏α区的 CREB 分子，其激活转录的活性明显降低，故α区是 CREB 调节转录的必需区域。PRO 区富含脯氨酸，是分隔 CREB 与启动子结合部位和转录区域的部分。PRO 区可增加分子柔韧性，有助于转录调节功能的执

行。Q2 区呈β片状结构，起到辅助基因转录的调节功能。Q3 区亦呈β片状结构，是刺激转录活性的关键部位。X 区是第 142 位到第 165 位氨基酸的肽段，它在一定程度上可以削弱 KID 区的调节作用。CREB 基因组包括至少 11 个外显子，基因全长约为 40kb。人类 CREB 基因位于 2号染色体长臂，其功能区域与外显子的分布是相对应的。mRNA 的稳定性、翻译初始位点的改变以及CREB蛋白的修饰方式的差异使得细胞内产生结构各异的CREB分子。目前的研究将 CREB 分子分为 8 个亚型。其中最重要的是 CREBα和 CREBΔα。二者广泛表达与动物细胞内。余者由于缺乏 DNA 结合位点和转位信号，只在成年动物的睾丸中存在。

2.3 CREB 的生物学功能

转录因子是能够与某基因上游特异核苷酸序列相结合的蛋白。其通过活化识别和结合基因启动子区的顺式作用元件、启动和调控基因表达，把遗传信息从 DNA 转录到RNA。转录因子不仅是正常细胞中许多重要细胞信号传导通路的最终调节因子，其在肿瘤的发生、发展和转移中也起重要作用。CRE 是广泛存在于真核细胞中的转录因子，是调节基因转录的重要细胞核内蛋白。目前已经知道，CREB 是多种蛋白激酶磷酸化的底物，CREB 通过自身磷酸化实现调节转录的功能[3]。CREB 以去磷酸化形式在静止期细胞中，可被腺苷酸环化酶、生长因子、激素、维甲酸、细胞因子[3]以及前列腺素[6]通过多种信号传导通路激活[1,7]。最早被确认的激酶是 PKA，其可识别 CREB 中 KID 区域 Ser133位点。研究认为，Ser133被磷酸化后引起分子构象改变，从而提高 CREB 调节转录的活性。相对于激活过程，CREB 的去磷酸化则可使其调节转录的活性降低。研究表明，CREB 的去磷酸化作用是由 PP1 和 PP2A 两种蛋白磷酸酶引起的。使用冈田酸可抑制这两种蛋白磷酸酶，增强CREB 调节转录的能力。[2] CREB 通过对一系列与细胞生长、炎症和增殖相关基因的调节，在细胞分化[5]、生存[8，9]、增殖[10]、生长[11,12]、细胞周期[10]以及糖代谢[13]等过程中都起到重要的作用。目前研究发现，CREB 通过调节多种基因转录，其特别引起分子神经学领域的关注。早期的研究发现，CREB 激活蛋白表达可促进果蝇长时程记忆的形成。后来，CREB 这种作用的研究范围被扩展到海兔和小鼠。研究认为，信息在神经系统中长时程储存与CREB 调节转录的活性以及其磷酸化水平密切相关。在记忆活动中，CREB

是从共价修饰短期过程到转录依赖长期过程的重要枢纽。[15]

2.4 CREB 与肿瘤的研究现状

许多信号传导通路最终集中在转录水平。肿瘤发生时，其通过转录因子异常启动某些与癌症相关基因的转录和翻译过程，从而促进肿瘤细胞增殖、分化、促进肿瘤细胞血管化生、抑制肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞的粘附聚集，导致肿瘤发生、发展、浸润和转移。研究显示，CREB 通过调节与细胞生长、增殖及炎症反应相关的基因来调节细胞的增殖、分化与凋亡。目前已报道 CREB 在黑色素瘤[5]、前列腺癌[16]、肝细胞癌[17]、乳腺癌[18]等多种常见肿瘤的发生、发展中起重要作用。CREB 磷酸化水平在前列腺癌和出现转移的组织中的表达比其在正常组织和良性前列腺肿瘤中的表达明显增高，并已证实 CREB 直接参与了肿瘤的进展和转移。另外 CREB 与乳腺癌预后关系密切，CREB mRNA 表达水平越高，乳腺癌无病生存时间和总体生存时间就越短，而且淋巴结转移患者表达水平显著高于未转移者。[18]最新的研究还显示，CREB 在急性白血病细胞较正常骨髓细胞表达水平明显增高，并且 CREB 高表达者预后比低表达者差。另外，CREB 作为原癌基因可调节血液中的细胞生成，从而影响白血病的表型[19,20]。

2.5 CREB 与非小细胞肺癌

2.5.1 肺癌的现状

目前，肺癌（lung cancer）在全球总体发病率及死亡总人数已位居各类癌症的首位。[21]国外报道显示，自从 20 世纪 30 年代起，男性肺癌发病率开始迅速上升，至 20 世纪中期已经成为男性最主要的恶性肿瘤死亡原因。而从 20 世纪60 年代起，女性肺癌的发病率也出现上升趋势，并仍然在持续。在我国，从 2000 年到 2005 年男性肺癌发病率上升 14%女性肺癌发病率上升 19.9%，而且未来20 年我国肺癌患者仍会急剧增加[22, 23]。根据生物学特性，肺癌可分为小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer，NSCLC)。其中以鳞癌、腺癌、大细胞癌为主的 NSCLC 占癌总数的 85%。

[24]众多研究表明，NSCLC 分型受到吸烟因素的直接影响，吸烟史越久、吸烟越频繁者，越容易成为 NSCLC 患者。一项纳入了超过 5000 名患者的联合研究中[25]，过 60%的患者为长年吸烟人群。目前我国和其他一些发展中国家的吸烟人群数量仍处于高峰期。我国，大约 2/3 的成年男性为吸烟者，其总数占据世界