人类ErbB-2转录因子1(TOB1)作为TOB/BTG抗增殖蛋白家族中的一员，具有抑制细胞增殖的能力，并且通过参与调节多种信号通路对细胞的增殖、周期、生长、凋亡、代谢及发育等过程产生重要的影响。研究表明TOB1还与肿瘤的发展密切相关，通过参与调节多种信号通路抑制肿瘤的发生和发展。文章对TOB1相关信号通路的研究进展进行综述。
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人类ErbB-2转录因子1(TOB1)基因是TOB/BTG抗增殖蛋白家族中的一员，其编码的核蛋白能够与细胞核内相应的转录因子结合，在转录过程中发挥调控作用，具有抑制细胞增殖的能力，并且通过参与多种信号通路，在细胞的增殖、周期、生长、凋亡、代谢及发育等过程中发挥重要作用[1]。信号通路作为近年来的研究热点，在阐明细胞功能方面意义重大。因此，研究TOB1基因调节细胞内信号通路的机制对于了解细胞活动尤其在肿瘤细胞演变过程中的变化具有重要作用。
BMP是转化生长因子β(TGF-β)超家族中的一员，可穿过跨膜的Ⅰ型和Ⅱ型丝氨酸／苏氨酸激酶受体，调控其下游通路中限制型(受体调节型)Smad蛋白(Smad 1、Smad 5和Smad 8)、共同通路型Smad蛋白(Smad 4)和抑制型Smad蛋白(Smad 6)的表达，进而调控成骨细胞的增殖和分化[2]。
由于成骨细胞中TOB1蛋白参与调节BMP通路，可与Smad 1、Smad 5和Smad 8结合形成TOB1/R-Smad复合体，抑制Smad 1、Smad 5和Smad 8蛋白的活性，负性调节成骨细胞的增殖和分化，致使敲除TOB1基因小鼠的成骨细胞数目增多和骨量增加[3]。2003年Usui等[4]在此基础上切除小鼠卵巢诱发骨质疏松，比较TOB1基因缺失组和正常对照组两组小鼠的骨质疏松程度，发现雌激素和TOB1蛋白共同参与调节BMP/Smad信号通路，当切除TOB1基因缺陷小鼠的卵巢时，并不能够显著抑制成骨细胞活性引发骨质疏松，进一步证实了TOB1蛋白对BMP/Smad通路的负性调控作用。
此外，还有研究发现TOB1和TOB2可以优先与Smad 6相互作用，抑制哺乳动物细胞和非洲爪蟾蜍胚胎中内源性BMP信号，从体外和体内两方面证实TOB1通过促进抑制型Smad蛋白的功能来抑制内源性BMP及其下游信号通路[5]。TOB1和TOB2还可以促进BMP4信号通路下游靶基因Id3 mRNA的降解，进而抑制小鼠胚胎干细胞周期进程[6]。可见，TOB1可通过与不同类型的Smad蛋白相互作用来抑制BMP/Smad及其下游信号通路。
研究表明TOB1可以与poly (A)结合蛋白(PABP)结合，阻碍mRNA在细胞质中环化，进而阻止靶基因mRNA 5'端转录起始[7]。此外，TOB1蛋白还可以在细胞质中调控CC趋化因子受体4相关因子1(CAF1)在目标mRNA 3'末端募集，增加mRNA脱腺苷化导致mRNA降解[8]。TOB1蛋白通过以上两种方式阻碍目标mRNA的转录。Tzachanis等[9]分析维持人类T淋巴细胞静止期相关基因时发现，TOB1可与Smad 2和Smad 4相互作用，增强Smad蛋白与DNA结合，抑制T细胞因子和周期蛋白复制和转录，维持其静止；TOB1抑制白细胞介素-2(IL-2)的转录虽然不受反式激活元件NFAT、AP-1或核因子κB(NF-κB)的负性调节，但是可增强Smad蛋白与IL-2转录起始位点上游-105区(IL-2启动子负性调节元件)的结合来抑制IL-2的转录。TOB1还通过影响信号转导、转录起始和mRNA降解的方式，抑制辅助性T细胞17(Th-17)的增殖，维持Th-17静止期[10]。同时，TOB1还能够抑制编码IL-2，编码细胞周期蛋白A、B、D、E和编码细胞周期蛋白依赖性激酶2(CDK2)基因的转录[11]。可见TOB1具有转录开关的作用，可调控细胞周期相关蛋白的表达。
Hua和Thompson[12]提出TOB1通过与TGF-β信号转导通路中关键蛋白分子的相互作用正性维持T淋巴细胞的静止期，一方面是由于TOB1选择性表达于静止期T细胞中，与Smad 2和Smad 4蛋白结合抑制IL-2转录；另一方面，anti-CD3和anti-CD28可以抑制TOB1基因编码，从而解除对IL-2表达的抑制，促进T细胞活化。同时，TOB1-Smad复合物的形成还能影响TGF-β下游信号通路中TSC-22的表达，导致T淋巴细胞周期阻滞；此外，TOB1还能激活细胞周期抑制因子p27kip1的下游通路导致T淋巴细胞G1期阻滞[13]。可见，TOB1通过参与调节TGF-β/Smad信号通路来维持T淋巴细胞静止期。
细胞分裂周期蛋白7(Cdc7)通过抑制TOB1降解依赖的Cul4-DDB1Cdt2复合物，与TOB1降解体系竞争，直接参与调节细胞促存活的信号通路，从而使中度DNA损伤的细胞存活[14]。另外，经紫外线照射诱导DNA损伤可以促进TOB1蛋白酶体的降解，进而激发凋亡信号，这是不依赖p53通路的紫外线诱导凋亡的新通路[15]。可见TOB1通过参与调节两种不同的通路，对不同程度DNA损伤的细胞起到促进或抑制凋亡的作用。
Ho等[16]切除TOB1野生／缺陷型小鼠2/3肝脏，观察肝再生期的关键蛋白表达，发现TOB1通过与Cdk结合调节其活性，抑制细胞周期进程中多种关键蛋白(细胞周期蛋白D1和A2等)的转录，进而拮抗增殖信号，直接抑制肝细胞分裂，从而使肝再生受阻。在应用骨骼肌寡核苷酸基因芯片分析尿毒症患者血液透析前后信号通路的研究中发现，TOB1在涉及细胞周期、细胞增殖、细胞组成、凋亡和炎症等过程中表达下调，这也间接证明了TOB1的抗增殖和促凋亡作用[17]。此外，在研究斑马鱼胚胎背部发育时发现TOB1与β-catenin结合抑制β-catenin/LEF1复合体形成，通过抑制β-catenin转录活性来调控斑马鱼胚胎的背部发育[18]。可见TOB1蛋白可以通过抑制细胞周期相关蛋白的转录来抑制细胞增殖。
大量的研究表明TOB1蛋白与肿瘤发生和发展关系密切，并在抑制肿瘤生长过程中起着重要的作用[19]。
目前在肺癌中研究最为广泛的信号通路是表皮生长因子受体(EGFR)及其下游信号，该通路涉及细胞增殖、凋亡和转移[20]。表皮生长因子(EGF)与相应EGFR结合，激活PI3K及其下游信号通路(包括Akt和MAPK-ERK)，促进肿瘤的形成和转移；此外，肿瘤抑制基因人第10号染色体同源缺失性磷酸酶-张力蛋白基因(PTEN)在负性调节PI3K-Akt通路过程中也起主要作用[21]。Jiao等[22]进行肺癌细胞过表达／沉默TOB1的体外研究发现，虽然TOB1轻度负性调节EGFR表达，但可显著抑制EGFR的下游信号通路PI3K；而且过表达TOB1还可以通过增加PTEN的表达来抑制PI3K下游Akt和ERK1/2等信号通路。可见TOB1能通过EGFR和PTEN这两条通路负性调节PI3K的表达，抑制肺癌的形成和转移。
Sun等[23]对非小细胞肺癌(NSCLC)细胞系NCI-H1975电离辐射后，NCI-H1975细胞中TOB1经EGFR通路负性调节其下游的MAPK-ERK通路，抑制ERK1/2磷酸化，降低p53蛋白在丝氨酸15位点的磷酸化，增强NSCLC细胞的放射敏感性。相反，Che等[24]在电离辐射健康人支气管上皮(HBE)细胞时却发现，TOB1在HBE细胞中参与MAPK-ERK信号通路，增强ERK1/2磷酸化状态，增加p53蛋白在丝氨酸15位点的磷酸化，进而对HBE细胞起到放射保护作用，提示应用增加TOB1表达的基因疗法可能会减轻放疗的毒副作用，提高放疗的效果。
在乳腺癌MCF-7细胞中通过功能获得／缺失手段，证明过表达TOB1可显著降低MAPK和Akt磷酸化程度，而敲减TOB1则可提高磷酸化的MAPK和Akt表达水平；同时还发现Akt上游效应分子3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(PDK1)表达水平也与Akt类似，但其活性不发生改变；在TOB1过表达的MCF-7细胞中几乎无磷酸化的CrkL表达，免疫组织化学也发现在浸润性乳腺癌和转移性淋巴结中TOB1表达缺失频率较高，表明TOB1参与调节与乳腺癌转移相关的信号通路；由于TGF-β通过Smad蛋白抑制上皮细胞增殖，而过表达TOB1可以降低Smad 2/3和Smad 4的表达并显著抑制Smad 2/3的活性，推测TOB1可能通过干扰TGF-β信号通路来抑制乳腺癌细胞的增殖和癌变[25]。可见，TOB1通过调控多重信号通路在乳腺癌中发挥抑制作用。Zhang等[26]在雌激素非依赖性乳腺癌细胞中干扰TOB1蛋白表达，发现增加乳腺癌细胞对Akt和mTOR抑制剂的敏感性。Helms等[27]通过EGF刺激EFGR/HER2均表达的乳腺癌细胞系MDA-MB-468，发现EGF既可以与EGFR结合刺激ErbB信号，通过其下游的MAPK途径调节TOB1的磷酸化水平，也可通过与HER2结合来调节TOB1的表达水平，推测EGFR和HER2共表达的肿瘤中高度磷酸化的TOB1表达增高。另外，在乳腺癌细胞MDA-MB-231中，蛋白激酶C(PKC)通过使丙氨酸蛋白激酶C底物蛋白(MARCKS)磷酸化增加其与TOB1结合的亲和力，使TOB1脱离ErbB-2，活化ErbB-2介导的信号转导[28]。可见TOB1可通过参与调节EGFR和HER2及其下游信号通路来抑制乳腺癌的发生和发展。
Yu等[29,30]于2008年采用微卫星标记确定胃癌17号染色体杂合性缺失(LOH)区域，TOB1基因包含于此，随后应用甲基化特异性聚合酶链反应(PCR)及蛋白印迹法等技术初步确定其为胃癌候选抑癌基因。Kundu等[31]进一步采用瞬时转染技术对AGS、MKN1和MKN28三种胃癌细胞系过表达或沉默TOB1，发现TOB1一方面可以诱导Smad 4表达增加，促进其目标基因p15(CDK的抑制因子)表达，抑制胃癌细胞的增殖；另一方面可以抑制磷酸化Akt表达，促进β-catenin降解，降低β-catenin转录活性，进而抑制下游基因cyclin D1、CDK4、uPAR和PPARδ的表达，抑制β-catenin调节的信号通路，抑制胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭；同时还发现TOB1可以在增加促凋亡蛋白Bax表达的同时减少抑凋亡蛋白bcl-2的表达，诱导caspase-3活性增强，促进胃癌细胞的凋亡。而关于TOB1的上游信号通路，最新研究表明miR-25可以直接作用于TOB1-3'-UTR抑制TOB1 mRNA和蛋白表达，进而促进胃癌细胞转移、侵袭和增殖[32]。
Mosakhani等[33]分析55例伴有转移的原发性结直肠癌患者miRNA芯片发现，与野生型KRAS患者相比，突变型KRAS患者的结直肠癌样本中miR-486-5p表达增高，而TOB1是miR-486-5p预测的目标靶基因之一，可在转录或转录后水平抑制TOB1表达；通过Pathway分析比较突变型和野生型KRAS患者肿瘤样本时还发现，包括miR-486-5p在内的miRNA异常与EGFR通路有关的G蛋白耦联受体信号通路和NADPH再生通路有关，这些结果有助于了解突变型和野生型KRAS患者抗EGFR治疗无效的机制，而TOB1是否受miR-486-5p的调控在这两条通路中起重要的作用，还有待于进一步验证。
Mascarenhas Cdo等[34]对经酪氨酸激酶抑制剂治疗慢性粒细胞白血病(CML)患者的基因表达谱分析时发现，TOB1基因显著低表达，并且可能与NF-κB、Akt、干扰素和IL-4的调节通路有关，这也是首次发现TOB1与血液系统肿瘤有关。
大量研究表明抗增殖蛋白家族成员TOB1在不同生物学过程中通过参与调控不同的信号通路发挥抗增殖作用。TOB1蛋白可以通过参与BMP/Smad通路抑制成骨细胞增殖，通过抑制TGF-β/Smad通路阻碍T淋巴细胞周期进程，通过参与调节EGFR和HER2及其下游PI3K-Akt和MAPK-ERK通路抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。因此，明确TOB1相关信号通路，对于探究正常细胞恶性转变和肿瘤发展的机制具有重要意义，TOB1有可能成为预测肿瘤进展和预后的重要生物学标志物以及治疗的新靶点。
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