高迁移率族蛋白A2（HMGA2）是一种非组蛋白，本身不具有转录活性，但它可通过与染色质结合改变其结构，继而调节其他基因的转录，从而促进肿瘤的侵袭和转移。相关RNA基因能够调控HMGA2在肿瘤中的作用，同时肿瘤的侵袭性与上皮间质转化密切相关，可以通过靶向HMGA2基因治疗相关肿瘤。文章主要介绍HMGA2与肿瘤之间关系的研究进展。
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有研究已证实高迁移率族蛋白A2（HMGA2）基因是一种新的癌基因，且其表达的HMGA2蛋白促进肿瘤增殖、侵袭，有望成为一种新的基因治疗靶点，然而关于其致癌的发病机制以及HMGA2与肿瘤治疗的关系尚不清楚，文章就HMGA2与肿瘤之间关系研究进展进行综述。
HMGA蛋白于1983年首次从人子宫颈癌细胞中分离提纯，其相对分子质量约为10×103[1]，最初命名HMGI-C，21世纪初改为HMGA2。高迁移率组蛋白家族分为HMGA、HMGB和HMGN三大类，其中HMGA又可分为HMGA1a、HMGA1b、HMGA1c和HMGA2 4种蛋白质，前3种蛋白质是由HMGA1基因编码，并位于人类染色体的6p21位点。而编码HMGA2蛋白的基因位于人的第12号染色体q13-15位点上[2]，HMGA2基因长度超过200 kb，包含有5个外显子以及4个内含子，其中第1个外显子编码含有第1个AT钩的前37个氨基酸，第2、3个外显子分别编码第2、3个AT钩，第4个外显子编码一段含有12个特定氨基酸的序列将第3个和第5个外显子隔开，第5个外显子编码酸性C末端区，2、3、4三个外显子的相隔距离超过30 kb，HMGA2共含有3个AT钩以及1个酸性C末端，3个AT钩相互独立而又结构相似，AT钩的一致性核心序列为脯氨酸-精氨酸-甘氨酸-精氨酸-脯氨酸（Pro-Arg-Gly-Arg-Pro），其中R-G-R-P序列为不变序列[3]。
HMGA2单个AT钩与DNA结合的特异性不高，但当2或3个AT钩同时与一个DNA分子结合时，会表现出很高的亲和性，HMGA2与DNA结合会导致DNA弯曲。拉伸、成环或解链，因此被称为"架构转录因子"[4]。HMGA2基因编码的HMGA2蛋白由109个氨基酸组成，相对分子质量约12×103，是一种非组蛋白染色体蛋白，本身不具有转录活性，但可通过与染色质结合改变其结构，继而调节其他基因的转录，从而影响胚胎形成、组织发育和肿瘤发生。
lncRNA已被认为各种类型癌症的关键调节因子，在Zhang和Jiang[5]的研究中，通过对45例肺腺癌（LAD）及其癌旁组织和正常肺细胞系进行基因检测，发现与癌旁组织和正常肺细胞系相比，lncRNA DANCR在LAD组织和细胞系中上调，HMGA2在LAD组织和SPCA1和A549细胞中过表达，DANCR通过调节SPGA1和A549细胞中的HMGA2促进了侵袭能力。Tian等[6]在肺癌中发现LSINCT5与HMGA2相互作用，这种物理相互作用可以通过抑制蛋白酶体介导的降解来增加HMGA2的稳定性。因此，LSINCT5可能通过稳定HMGA2的致癌因子而促成非小细胞肺癌（NSCLC）肿瘤发生。除了以上lncRNA调控HMGA2从而促进肿瘤的发生和发展。我们还发现了在乳腺癌中还有其他基因调控HMGA2，通过在正常乳腺上皮细胞系MCF10A中过表达Notch1细胞内结构域，并通过沉默乳腺癌细胞系MDAMB 231中Notch转录介导体RBPj体的抑制，HMGA2 mRNA在MCF10A细胞中响应于Notch活化而显著增加，MDAMB 231细胞中的Notch抑制显著降低HMGA2和CCL20 mRNA[7]。
miRNA是小的非编码调节RNA，其由Dicer从具有特征性发夹二级结构的前体加工。在数百种miRNA中，已经显示一部分miRNA在多种生物过程中发挥作用，包括发育、分化、增殖和细胞死亡。由于肿瘤发生通常涉及这些相同过程的失调，miRNA是潜在的癌基因或肿瘤抑制因子，相当一部分miRNA被定位于癌症相关基因组区域或脆弱位点，并且许多miRNA在癌症中上调或下调，表明更多的miRNA可能参与肿瘤发生，最新研究发现多种miRNA参与了呼吸、生殖、消化、内分泌等系统的肿瘤发生发展[8,9,10,11]。
Let-7在肿瘤中是具有广泛影响的miRNA，HMGA2是Let-7家族的竞争性内源RNA，其3'其端非翻译区（3'非翻译区）含有与Let-7互补的7个序列，其负调节HMGA2表达，其中Let-7家族又包含Let-7a、Let-7b、Let-7c等。Jønson等[12]发现IMP3与HMGA2 mRNA表达相关，细胞质IMP3核糖核蛋白（RNP）颗粒含有大量HMGA2，敲除HMGA2 mRNA，可明显抑制细胞增殖并消除IMP3的作用，IMP3与HMGA2 mRNA呈正相关。HMGA2受Let-7调节，通过去除Let-7靶位点可以消除IMP3依赖性稳定化。IMP3基因组通过抑制Ago2/Let-7和HMGA2 mRNA之间的交叉来保护和上调HMGA2，并且IMP3 RNP含有其他Let-7靶mRNA，如LIN28B并通过抑制Let-7促进肿瘤生长和胚胎发育。染色体12q14-15区域周围的重排可导致HMGA2可导致育的缺失和Let-7结合位点的缺失，这导致全长或截短的HMGA2蛋白的高表达。并且12q15处的染色体易位截断了人类HMGA2开放阅读框（ORF），通常保留了HMGA2的3个DNA结合域，同时用各种异位序列替换C端的间隔子和酸性域，C末端区域的缺失几乎总是被认为是致癌转化的原因。然而，这种易位也取代了3'非翻译区（3'UTR），HMGA2 3'UTR的大片段起到了抑制作用，从而说明这种转变可能是由于UTR中抑制元素的丢失。事实上，一些肿瘤的染色体重排使ORF保持完整，但破坏了3'UTR，这与野生型HMGA2蛋白的过度表达有关。也有研究发现HMGA2过表达与Let-7a下调相关，而不是12q15区域周围的染色体重排。在骨髓增生性肿瘤，我们采用了补充临床相关性的体外模型，具有可诱导的JAK2 V617F表达的Ba/F3细胞（Ton.JAK2.V617F细胞）显示HMGA2的上调，同时具有Let-7a抑制。用Let-7a抑制剂处理的Ton.JAK2.V617F细胞表现出Hmga2表达的进一步升高，而Let-7a模拟物降低了Hmga2转录物水平。Hmga2过表达通过抑制细胞凋亡赋予JAK2突变细胞生存优势。pan-JAK抑制剂INC424增加Let-7a的表达，下调Hmga2的水平，并以剂量依赖性方式导致Ton.JAK2.V617F细胞的凋亡增加。在151例骨髓增生性肿瘤患者的样本中，抑制Let-7a会促进HMGA2的高表达[13]。
Let-7b是一种miRNA能够反义机制与目标mRNA的互补区域结合，抑制其表达且影响细胞的增殖分化。Nishino等[14]发现HMGA2在胎儿神经干细胞中高表达，但表达随着年龄的增长而下降。这种减少部分是由于已知靶向HMGA2的Let-7b的表达增加所致。Hmga2缺陷小鼠显示胎儿和年轻成年小鼠的中枢和外周神经系统中干细胞数量和自我更新减少。此外，pm（Ink4a）和p19（Arf）表达在缺乏Hmga2的胎儿和青年成体干细胞中增加，并且p16（Ink4a）和（或）p19（Arf）的缺失部分恢复了自我更新能力。Let-7b过表达降低Hmga2并增加p16（Ink4a）和p19（Arf）表达。因此，Hmga2通过降低p16（Ink4a）和p19（Arf）表达来促进胎儿和年轻成体干细胞的自我更新。衰老期间Let-7和Hmga2表达的变化导致神经干细胞功能的下降[14]。Hou等[15]发现Let-7c表达在头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）肿瘤组织和细胞系中显著下调，并且Let-7c负调节HNSCC的增殖、迁移和上皮间质转化（EMT）。通过荧光素酶检测，并确认胰岛素样生长因子1受体和高迁移率组AT-hook 2是Let-7c的直接靶点，敲除和抑制HNSCC进展，包括HNSCC细胞中的增殖，迁移和EMT。
AP-1复合物中含有大量的二聚体，通过与DNA结合，促进不同靶基因的激活，从而导致细胞的增殖、肿瘤的形成及转移。通过对小鼠甲状腺研究，发现高表达HMGA2可诱导JUNB和FRA1的基因活性。然而在表达HMGA2反义引物细胞株中JUNB和FRA1的基因活性受到抑制，在细胞周期中FRA1表达及其磷酸化可以调节细胞周期向G/M期转化，而去除FRA1基因的细胞株，细胞分裂聚集到M期[16]。
pRB是细胞周期的一个关键调节蛋白，通过与转录因子E2F1结合，抑制细胞分裂进入S期，且在小鼠垂体瘤中，HMGA2与pRB-E2F1复合物结合后取代组蛋白乙酰基酶，导致E2F1及有关组蛋白的乙酰化增强，激活E2F1改变细胞分裂[17]。
最初研究证明，HMGA2通过与剪切修复交叉互补基因1（ERCC1）的启动子结合，负性调节转录活性，促进肿瘤发生[18]。然而最近研究发现，在真核生物已经进化出至少2种主要的DSB修复机制：同源重组（HR）和非同源末端连接（NHEJ），虽然NHEJ不依赖于同源DNA的存在，但它需要DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PK）复合物，它由70×103和80× 103蛋白的异二聚体（Ku70和Ku80）和470×103 DNA-PK催化亚基（DNA-PKc）组成，HMGA2促进DNA-PKc磷酸化，延迟DNA-PKc从DNA断裂位点分离并干扰Ku与DNA末端的稳定性，从而影响DNA NHEJ的修复[19]。HMGA2通过碱基切除修复和伴随停滞的DNA复制叉的作用保护癌细胞免受化学治疗剂诱导的DNA损伤，这两种功能都需要功能性AT钩用于DNA结合。HMGA2在保护HMGA阳性癌细胞免受DNA损伤诱导的细胞毒性中，这种保护作用归因于HMGA2的drp/AP裂合酶活性以及与基底切除修复的联系。在这项研究中，我们发现HMGA2是一个真正的复制叉伴侣，它实质上稳定了物理叉的完整性。值得注意的是，在大肠杆菌中，仅人类HMGA2就足以在已知的复制分叉稳定作用中完全补充RecA蛋白，并抑制体内支链DNA结构中由抗菌肽诱导的裂解。HMGA2部分通过减少塌陷、退化的分叉及其随后的核内溶解塌陷的发生来补充ATR/MEC1的分叉稳定功能。这是一个重要的修复/重组独立的复制叉保护途径，它是表达HMGA2的干细胞和癌细胞所特有的[20]。
HMGA2能激活cyclinA启动子并通过环磷酸腺苷反应元件抑制p120-E4F诱导cyclinA的表达，从而干扰细胞周期[21]。
EMT的发生伴随着标志物的变化，主要包括上皮标志蛋白E-钙黏蛋白和间质标志蛋白N-钙黏蛋白、波形蛋白[22]。Snail作为主要的转录因子调节EMT，E-钙黏蛋白是其直接作用的靶基因。Snail直接抑制E-钙黏蛋白的表达，上调间质细胞标志分子如N-钙黏蛋白等的表达，从而促使肿瘤的发生[23]。
有研究显示，在多种肿瘤中HMGA2可以作为靶标，因此分子靶向治疗已经成为一种新的并且比较有效的治疗方式。Peter等[24]研究DNA结合可使HMGA2能够保护肿瘤细胞免受DNA损伤剂的侵害。因此，HMGA2被认为是许多侵袭性恶性肿瘤的主要药物靶标。伊立替康是一种人类拓扑异构酶Ⅰ型抑制剂，可防止DNA链的重新链接，从而将酶捕获在共价酪氨酸-DNA复合物中，细胞摄取后，伊立替康迅速水解成活性化合物SN-38，证实了HMGA2加强拓扑异构酶Ⅰ抑制剂伊立替康/SN-38将酶捕获在共价DNA复合物中，从而减弱转录。
一般肿瘤都对化疗敏感，然而大多数患者最终出现耐药，表现为治疗期间对化疗的反应降低，这种现象可能导致局部复发和远处转移。Wu等[25]发现miR-204过表达可以通过靶向HMGA2-PI3K信号通路使结肠直肠癌（CRC）细胞对5-氟尿嘧啶（5-Fu）治疗敏感，且lncRNA前列腺癌相关转录物6（PCAT6）表达在CRC组织和细胞系中异常上调，通过敲低PCAT6，使得miR-204/HMGA2-PI3K信号通路减弱了对5-Fu的CRC化学抗性，最终证明异常PCAT6过表达抑制CRC中的miR-204表达，从而促进HMGA2-PI3K信号转导活性，最终增强CRC细胞对5-Fu的化学抗性，同时也表明HMGA2可作为CRC化学抗性有希望的靶标。关于是否HMGA2高表达增强对CRC的5-Fu的化学抗性的机制是一定，Xu等[26]也发现HMGA2的过度表达增强了对CRC的5-Fu的化学抗性，但是与其作用机制不同，通过进一步的实验表明HMGA2直接与启动子结合并诱导其转录，这导致Wnt/动子连环蛋白途径的活化增加从而增强CRC对5-Fu的化学抗性。但对于HMGA2增强CRC的5-Fu化学抗性的机制可能是多重的或者相关联合的，需要进一步探究。同种化疗药物在不同的肿瘤中作用效果可能不同，那么在同种肿瘤同种化疗药物是否效果一致。人胰腺导管腺癌（PDAC）的标志之一是其显著的Ⅰ型富含胶原蛋白的纤维化反应。Dangi-Garimella等[27]发现在三维胶原微环境中生长的PDAC细胞具有最小的Chk1磷酸化并且在吉西他滨的存在下继续增殖。三维胶原微环境中MT1-MMP的过表达增加ERK1/2磷酸化和HMGA2表达，从而进一步减弱吉西他滨诱导的检查点停滞。MT1-MMP还允许PDAC细胞在异种移植小鼠模型中在吉西他滨的存在下继续增殖。临床上具有增加的MT1-MMP的人肿瘤显示HMGA2表达增加。Chiou等[28]使用已建立的PDAC原型小鼠模型中的HMGA2的条件性失活来，象征在体内PDAC的HMGA2的缺失。在具有HMGA2野生型和（或）HMGA2缺陷型肿瘤的小鼠之间，总体存活、原发性肿瘤负荷，腹膜腔中存在的播散性肿瘤细胞或血液中的循环肿瘤细胞以及转移的存在和数量没有显著差异。用吉西他滨治疗HMGA2野生型和HMGA2缺陷型肿瘤的小鼠未发现HMGA2缺乏对吉西他滨敏感性的显著影响。因此高表达HMGA2是否增加吉西他滨化疗敏感性尚待商榷，还需要更进一步研究。目前在肿瘤治疗过程中，放疗仍是不可或缺的一种治疗方式，Wang等[29]发现，放疗显著降低HMGA2阳性CRC患者的相对死亡风险（HR=0.18，95%CI 0.04~0.64），而在HMGA2表达阴性的CRC中，未发现类似的结果，提示在CRC中，HMGA2高表达的患者对放疗更敏感。进一步发现HMGA2表达可延迟清除γ射线，加快γ射线进入HCT-116和SW480细胞，但是没进一步验证HMGA2表达阴性是否不适于放疗，仍需做进一步的研究。
HMGA2癌基因与肿瘤的发生密切相关，HMGA2受到多种基因的调控，同时又作为一种上游调控因子调控相关机制促进肿瘤的侵袭。HMGA2通过促进EMT，参与大多数肿瘤的侵袭及转移。然而仍存在许多问题，进一步探究HMGA2将有助于更好地指导临床实践。
所有作者均声明不存在利益冲突
