鼻咽癌如何坐大？LMP1告訴你！

令人聞之色變的癌症，長期盤據十大死因之首；癌症究竟是怎麼產生的？又怎麼坐大？這些問題都是讓許多研究者孜孜不倦的課題。

癌症發生中有個很重要的階段就是血管增生（angiogenesis）。快速生長的癌細胞，如果沒有血液供應養分，生長的速度便會慢下來；而缺氧誘發因子-1（HIF-1）在這個過程中擔負重要的角色。當組織缺氧時，HIF-1會活化，在基因體中尋找下游具有 HRE （hypoxia-responsive element）序列的啟動子結合、啟動相關基因的轉錄。

HIF-1α 蛋白。圖片來源：Wiki

HIF-1是如何在缺氧時活化的？目前知道的是，HIF-1 由兩個蛋白質組成，HIF-1α 與 HIF-1β 。 HIF-1β 的表現量不受到氧氣濃度影響，但是HIF-1α 的表現就與氧氣濃度息息相關了。當氧氣濃度正常時，HIF-1α 蛋白會先與 pVHL蛋白結合，然後 PHD 蛋白在它的 ODDD 區域上進行羥基化，於是 HIF-1α 蛋白就被分解；在缺氧時則因為 PHD 蛋白活性下降、同時 pVHL 蛋白與 HIF-1α 蛋白的結合力也下降，於是 HIF-1α 蛋白就不會被分解，接著它就可以與 HIF-1β 蛋白結合，產生有活性的 HIF-1 ，然後便啟動帶有 HRE 序列的啟動子、最後血管就開始增生了。

對於 HIF-1 在缺氧時的作用已經相當了解，但它在正常氧氣濃度下，對血管增生扮演的角色則不是十分明白。尤其有些具有致癌性的病毒與 HIF-1 之間的互動，更是需要深入的了解。

慈濟大學李政偉老師的研究團隊，最近以鼻咽癌細胞為實驗模型，研究 EB病毒蛋白LMP1 （Latent membrane protein 1）如何與 HIF-1 一起攜手讓鼻咽癌坐大。

EB病毒。圖片來源：Wiki

EB病毒 （Epstein-Barr Virus）在1964年被發現，全世界有90%的人口都被它感染。目前已知這個病毒與幾種癌症有關，包括鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）。過去的研究發現，EB病毒的 LMP1蛋白與它的致癌性有關，也已知它會使 HIF-1α 的蛋白質變多。李老師的研究團隊進一步發現：LMP1蛋白會讓 HIF-1α 的信息RNA（mRNA，messenger RNA） 穩定性提高。由於 mRNA 是細胞用來轉譯（translation）產生蛋白質的藍圖，當 mRNA 穩定性提高時，就有機會可以被轉譯產生更多蛋白質。

李老師的研究團隊怎麼發現 LMP1蛋白可以使 HIF-1α 的 mRNA 穩定性提高的呢？他們把有 LMP1蛋白的細胞與沒有 LMP1蛋白的細胞都用核糖核酸聚合酶（RNA polymerase II）的抑制劑處理，使新的 mRNA 無法合成，這麼一來看到的 mRNA 當然都是之前合成沒有被分解的。他們發現有 LMP1蛋白的細胞裡面 HIF-1α mRNA 的壽命，比沒有 LMP1蛋白的細胞長了一倍。接著測試六種核糖核酸去穩定因子，發現只有 TTP 與 PUM2 這兩個蛋白質會受到LMP1蛋白的抑制。

究竟LMP1是如何與 TTP 與 PUM2 這兩個蛋白質進行互動的？過去對 LMP1蛋白的結構分析發現，它包括了一個短短的胺基端、中間是六個跨膜的區域、與一個長長的羧基端；羧基端有三個活化區域，分別為 CTAR1、CTAR2、CTAR3。因為最有可能是在羧基端的三個活化區域，所以李老師的研究團隊便用刪除法，刪除掉其中一個或幾個活化區域的突變 LMP1 蛋白來進行測試。

結果發現 LMP1 蛋白是透過 CTAR1 與 CTAR3 ，來抑制 TTP 與 PUM2。他們發現，當他們以抑制 ERK1/2 途徑的抑制劑 U0126來處理後，TTP 與 PUM2 蛋白的量就增加了，顯示 LMP1 蛋白是透過 ERK1/2 途徑來抑制這兩個蛋白質。

而 TTP 與 PUM2 蛋白又是如何造成 HIF-1α 的 mRNA 穩定性降低的呢？李老師的研究團隊將 HIF-1α 的 mRNA 的 3' 端以分子生物學的方式弄短以後，找到了一段大約三十多個鹼基對的區域；當這段區域被拿掉以後，LMP1 蛋白便無法影響 HIF-1α 的 mRNA 穩定性了。

也就是說，LMP1 蛋白透過它位於羧基端的 CTAR1 與 CTAR3 來抑制兩個核糖核酸去穩定因子 TTP 與 PUM2，於是 HIF-1α 的 mRNA 減少分解，使得 HIF-1α 的蛋白質增加；而這個作用與 ERK1/2 信息傳導路徑有關。

更有意思的是， HIF-1α 還會自己調節自己的基因的轉錄。李老師的研究團隊在 HIF-1α 的啟動子上找到一段序列和 HRE 很像，顯示它可能會正向調節自己的表現；試驗的結果發現， HIF-1α 蛋白真的會跟這段序列結合，而且加入 LMP1 蛋白會讓 HIF-1α 與這段序列結合的更緊密！進一步試驗的結果也確認， HIF-1α 蛋白與這段序列的結合，的確會讓 HIF-1α 產生更多；而 LMP1 蛋白可以進一步提升這個效果。

過去只知道 LMP1 蛋白會使 HIF-1α 的蛋白質變多，李老師的研究團隊發現：LMP1 蛋白不但會讓 HIF-1α 的蛋白質變多，還會讓 HIF-1α 的 mRNA 穩定性提高，再加上 HIF-1α 蛋白與 LMP1 蛋白還可以正向調節自己的表現，於是 HIF-1 便在 LMP1 蛋白的幫助下愈來愈多、接著血管開始增生、於是癌細胞便得以日漸坐大了！

參考文獻：

W.-W. Sung et. al., 2016. Positive regulation of HIF-1 alpha expression by EBV oncoprotein LMP1 in nasopharyngeal carcinoma cells. Cancer Letters. 382 (2016) 21-31. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.canlet.2016.08.021