FHL蛋白家族共发现5个成员: FHL1、FHL2、FHL3、FHL4和FHL5, 其中FHL1、FHL2在不同的组织中均有表达, 目前发现FHL1、FHL2、FHL3主要在肌肉中表达, FHL4和FHL5只在睾丸中表达, 其中以FHL2研究最为深入[8]. FHL2是FHL蛋白家族的第二个成员, 又称为DRAL或SLIM3, 该蛋白由fhl2基因编码, 定位于染色体2q12-14的区域, 由7个外显子和6个内含子组成, 其中前3个外显子为非编码序列, 后4个外显子为编码序列, 被翻译成279个氨基酸的蛋白质[9]. 该基因有两种启动子, 分别为启动子1a和启动子1b, 启动子1a调控fhl2转录变异体4, 启动子1b调控转录变异体1、2、3、5, 其中启动子1b的活性显著高于1a[10]. FHL2相对分子量仅有32 kDa, 由四个半富含半胱氨酸的LIM结构域构成(图1), 这种独特的结构可以与50多种不同的蛋白质分子相互作用, 发挥衔接蛋白或支架蛋白的作用, 参与调节信号转导, 细胞存活, 运动与粘附等进程[11-17].

图1 FHL2蛋白由四个半LIM结构域构成, 含有279个氨基酸.

FHL2作为衔接子或支架蛋白参与调节多个细胞内信号通路和基因转录, 发挥重要的生物学功能. FHL2在体内受许多肿瘤相关因子的调控, 目前已知的有p53、血清反应因子(serum response factors, SRF)、细胞外信号调节激酶2(extracellular regulated protein kinases, ERK2)、周期蛋白D1(cyclin D1)等[9]. FHL2蛋白定位于黏着斑、细胞质和细胞核中, fhl2基因启动子区含有抑癌基因p53作用位点, p53的表达可激活fhl2基因的转录, 这主要是通过启动子1a来完成的[9]. 在恶性肿瘤中, FHL2具有组织依赖或细胞依赖性, 在不同的组织或细胞中所发挥的作用不同, 引起的效应也不同. FHL2这种双重性质的主要原因是FHL2可以作为多种转录因子的转录共激活因子促进雄激素受体、AP-1、CREB、BRCA1和WT-1等的活性, 也可作为多种转录因子的转录共抑制因子抑制ERK2、PLZF、Nur77、E4F1、FOXO1等的活性[3]. FHL2蛋白含有磷酸化位点和糖基化位点, 但目前关于FHL2翻译后修饰和突变仍是个谜. 此外, FHL2还可以参与Rho信号途径、Wnt信号途径等.

Wang等[18]通过免疫印迹和免疫组织化学检测了15例结直肠癌患者和15例正常患者, 研究发现, 与癌旁组织相比, FHL2在结直肠癌中表达显著增高. Verset等[19]通过免疫组织化学检测了296结直肠癌患者, 结果证实了FHL2高表达与结直肠癌手术患者的总体生存率、淋巴转移相关[20]. 这是由于FHL2在上皮-间质转化(epithelial to mesenchymal transition, EMT)中发挥了关键作用.

转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)是一种EMT诱导剂, 可促进FHL2和波形蛋白(vimentin)的表达, 抑制E-钙粘蛋白(E-cadherin)的表达[17]. 其中TGF-β1是促进结直肠癌侵袭的信号分子, 诱导EMT的发生[21]. 进一步研究发现Krüppel样转录因子8(Krüppel-like factor 8, KLF8)是FHL2的转录因子: TGF-β1可通过刺激转录因子KLF8诱导FHL2的表达, 即FHL2表达受TGF-β1的正向调控, 促进结直肠癌细胞的增殖及EMT, 这可能是结直肠癌侵袭和转移的主要调控机制[21]. FHL2 siRNA转染的SW480细胞中显示E-cadherin高表达, 而Vimentin、MMP-9、twist和Snail为低表达, 但是在DLD1中诱导FHL2的过表达时, 却获得了相反的结果[17]. 转录因子Snail1是EMT过程中的主要调节因子之一, 可抑制E-cadherin并在几种肿瘤类型中过表达[22]. 研究发现FHL2与Snail1相互作用, 促进Snail核积聚, 进而调节结直肠癌中E-cadherin的转录表达[23]. FHL2也能够与β-连环蛋白相互作用, 在结肠癌细胞中FHL2能够通过阻止其磷酸化介导的降解来诱导β-连环蛋白的核积累[17].

此外, FHL2的高表达对结直肠癌细胞维持其恶性表型是必需的: 抑制Lovo结直肠癌细胞中的FHL2表达可诱导细胞分化, 抑制原癌基因(survivin, cox-2, hTERT, c-jun等)转录, 抑制肿瘤细胞体外增殖活性及体内致癌能力[18]. FHL2在结直肠细胞系HT-29中过表达时, 可导致细胞周期的停滞[21]. 然而, 当在HT29中建立FHL2的过表达时, 发现与对照组相比, 促进E-钙粘蛋白表达, 抑制FHL2表达细胞的增殖[24]. 因此, FHL2在结直肠癌细胞系中作为诱导细胞分化的癌基因发挥作用[21].

另一方面, FHL2也可通过调节蛋白质复合物的磷酸化状态来抑制膜相关E-钙粘蛋白-β-连环蛋白复合物的形成. 膜相关的E-钙粘蛋白-β-连环蛋白复合物的结构完整性是诱导EMT的重要决定因素, 这就阐明了FHL2在癌症迁移和侵袭中的作用[21].

FHL2在胃癌组织中呈现高表达, 发挥癌基因活性作用. 刘霖[25]采用了免疫组化染色法检测了41例胃癌患者和36例慢性胃炎患者的胃黏膜组织中的FHL2蛋白的表达情况, 结果显示胃癌组织中FHL2的表达阳性率达到85.4%, 显著高于对照组慢性胃炎组织(P<0.05), 结果提示FHL2蛋白过表达与胃癌发生发展密切相关.

在胃癌AGS细胞系中, FHL2可以与XIAP相关因子1(X-linked inhibitor of apoptosis protein-associated factor 1, XAF1)相互作用, 其中XAF1被称为肿瘤抑制因子, 位于N末端的锌指簇是唯一的结构域结构. Zhang等[26]使用酵母双杂交系统检测发现, 肿瘤抑制因子XAF1和FHL2相互作用,认为FHL2是XAF1的结合蛋白, 且发现XAF1可通过降低TCF/β-连环蛋白转录复合物启动子的活性从而降低FHL2的转录活性.

与结直肠癌相反, FHL2蛋白在肝细胞癌组织及细胞株中均呈现低表达[27]. 在肝癌细胞Hep3B中, 过表达FHL2可下调cyclin D1、促进p21和p27表达, 导致细胞周期阻滞、细胞运动的降低和细胞凋亡的抑制. 此外, 过表达FHL2可通过抑制EMT而减弱细胞迁移、侵袭, 进一步发现FHL2在抑制肝癌细胞增殖的同时也可对抗多柔比星诱导的细胞凋亡[27]. Ding等[28]在HepG2肝癌细胞中同样证实了FHL2的这种抗增殖的特性, 且发现FHL2通过酪蛋白激酶1/Smad通路促进抑癌基因p21转录、抑制原癌基因c-myc表达, 进而发挥抑癌作用.

FHL2在肝癌细胞中表现出抗增殖的特性, 同时又发挥抗凋亡功能, 这种维持稳态的双向调控作用在FHL2转基因小鼠中得到更为直观的体现. Apo-FHL2小鼠模型显示肝脏中FHL2转录水平较野生型增加11至17倍, 通过诱导肝细胞增殖和凋亡而加速肝细胞转换使得肝脏大小基本正常. Apo-FHL2小鼠肝细胞促增殖基因cyclin D1及促凋亡基因p53同时出现高表达水平, 肝脏部分切除术后再生能力加快. 上调FHL2后发现炎症及肝硬化指标均明显增加. 虽然Apo-FHL2小鼠没有自发肿瘤, 但在合并其他易感基因累积突变情况下, 致肝癌风险增加[29].

FHL2蛋白在胰腺导管腺癌组织中高表达. 与癌旁组织相比, 胰腺癌组织内有高水平FHL2 mRNA; 免疫组织化学证实FHL2主要定位于细胞质和细胞核. 敲除FHL2可抑制胰腺癌细胞存活、增殖及放射抗性, 促进细胞凋亡. 与此同时, FHL2缺失可致细胞内MEK/ERK信号传导增强, 且可强烈诱导cyclin D1, cyclin E, cyclin A和cyclin B1的表达; 联合敲除FHL2和MEK1对于胰腺癌细胞恶性表型的抑制效果好于单独FHL2的缺失, 表明MEK1位于FHL2调控通路的下游[14]. KRAS突变常见于胰腺导管腺癌[30,31]. 然而, 目前尚缺乏FHL2参与KRAS信号传导的相关数据.

FHL2在胆管癌细胞中高表达. 用免疫组织化学方法检测了35例胆管癌组织、10例正常胆管黏膜组织中的FHL2蛋白的表达, 在胆管癌组织中FHL2蛋白阳性表达率达91.4%, 显著高于胆管正常黏膜组织的10.0%, 且其阳性表达率随胆管癌的淋巴转移和周围组织浸润深度而增加[32]. 这就提示FHL2可协同Snail1负性调控钙粘蛋白从而促进肿瘤细胞的生物学行为.