【佳学基因检测】基因检测ARF 肿瘤抑制因子，知晓是否有肿瘤发生、是否会进一步恶化？

基因检测与靶向药物导读

P14ARF（ARF；替代阅读框）是一种广泛表征的肿瘤抑制因子，它响应致癌刺激，通过 p53 依赖性和独立途径介导细胞周期停滞和细胞凋亡。ARF 已被证明在广泛的人类恶性肿瘤（如结肠直肠癌、前列腺癌、乳腺癌和胃癌）中经常通过 CpG 岛启动子甲基化而丢失，而 p14ARF 基因座中的点突变和缺失与各种形式的黑色素瘤有关和胶质母细胞瘤。虽然 ARF 主要在肿瘤发生的背景下进行研究，但它也涉及纯粹的发育过程，如精子发生、乳腺和眼部发育，同时它还参与血管生成的调节。而且，已发现 ARF 在干细胞自我更新和分化中起重要作用。与肿瘤抑制因子的情况一样，ARF 作为一种多效性蛋白发挥作用，在发育和肿瘤发生的十字路口调节许多不同的机制。在这里，致癌基因与抑癌基因在肿瘤发生与的遗传中的影响重大课题研究组通过剖析 ARF 信号传导与关键致癌和发育途径的串扰，概述 ARF 在癌症和发育生物学中的非规范功能。

关键词： ARF，抑癌基因，非典型功能，癌症生物学，发育生物学，Hippo通路，Wnt通路，Notch通路

1. 基因检测与靶向药物基础知识：

在人类染色体 9p21 上发现的 CDKN2A 基因座编码两个重叠的转录本，它们产生两种不同的蛋白质，p16INK4a 和 p14ARF (ARF) ，它们都是已确定的肿瘤抑制因子。P16INK4a 和 ARF 不显示序列同一性，并通过不同的途径发挥作用。P16INK4a 通过抑制 Cyclin D-CDK4/6 复合物发挥作用，该复合物将 Rb 蛋白维持在其活性形式 。另一方面，ARF 作为各种类型细胞应激的传感器，包括致癌、热休克和氧化应激 ，随后在p53 依赖或独立时尚 。有趣的是，ARF 被认为是 Rb 和 p53 途径之间的中间环节，因为 Rb 失活导致 ARF 转录增加，进而激活 p53 依赖性检查点 。

早期关于 ARF 对 DNA 损伤反应的作用的研究最初忽略了它的贡献 ，主要是因为 p53 在没有 ARF 的情况下仍然可以被激活，然而 ARF 会因致癌刺激而升高. 这些初步研究将 DNA 损伤和致癌反应视为具有不同介质和结果的独立过程。然而，现在已知癌基因激活可以触发 ARF 信号传导，很容易导致衰老和细胞周期停滞。重要的是，在 ARF 和 DNA 双链断裂传感器 Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM) 之间建立了联系，这表明，在癌细胞发生基因毒性应激后，ATM 会负调节 ARF 蛋白水平 。值得注意的是，ARF 也被证明在 DNA 单链断裂修复中发挥作用 。

关于其在癌症生物学中的既定作用，ARF 被确定为在 DNA 损伤反应后抵御癌症的第二道防线，其激活可能需要更高的致癌信号阈值 。ARF 还在核苷酸切除修复 (NER) 途径中发挥关键作用，促进紫外线诱导的 DNA 损伤的修复 。此外，还显示 ARF 的缺失与 BRAF 突变协同作用，导致 BRAFV600E 小鼠中紫外线诱导的 DNA 损伤和黑色素瘤形成增加 。尽管 ARF 以其在稳定 p53 水平（包括突变 p53 的水平）中的作用而闻名 ，有趣的是，在某些肺癌 、宫颈癌 、淋巴瘤  和癌细胞系（如 HeLa 和 H1299）中报告了 ARF 表达增加，并伴有 p53 失活。值得注意的是，在 ARF 上调的甲状腺癌等肿瘤中，ARF 异常地发现在细胞质中离域 。另一方面，ARF 在调节细胞骨架重塑和细胞粘附过程的细胞质中的作用也已被假设 ，从而进一步了解 ARF 在癌症中的多效性作用。

在大多数人类癌症病例中，ARF 和 p16INK4a 都丢失了，因此很难确定它们对肿瘤抑制的个体贡献 。在大约 30% 的人类肿瘤中发现了完整的 CDKN2A 基因座的改变，包括胶质母细胞瘤、胰腺癌、腺癌和黑色素瘤 。CDKN2A 基因座中染色质重塑事件的鉴定最近开始描绘控制 ARF 和 p16INK4a 表达的遗传机制。最近发现位于 ARF 启动子旁边的顺式元件通过长程相互作用下调 p16INK4a，从而为染色质折叠促进转录调控提供了一个明确的例子 。

除了广泛表征的 ARF 作为肿瘤进展障碍的典型功能外，ARF 还涉及其他基本生物学过程，包括早期发育和形态发生。在这篇综述中，致癌基因与抑癌基因在肿瘤发生与的遗传中的影响重大课题研究组试图通过强调肿瘤抑制和发育生物学之间的重要联系来讨论 ARF 生物学的非规范方面。致癌基因与抑癌基因在肿瘤发生与的遗传中的影响重大课题研究组还旨在强调 ARF 与调节癌症和干细胞生物学主要方面的关键信号通路之间的相互作用。

2. ARF 在分化和形态发生中的作用

ARF 参与了许多调节细胞分化和器官发育的过程，例如眼和乳腺发育、精子发生和血管生成。结果表明，由于初级玻璃体未完全成熟为次级玻璃体  ，Arf 基因敲除导致小鼠眼睛发育成没有功能性晶状体的小眼睛。ARF 表达是玻璃体血管系统 (HVS) 退化所必需的，这是眼部发育的关键过程，在此期间 ARF 可防止覆盖血管的壁细胞积聚，并通过血小板衍生生长因子 (PDGF) 信号传导维持血管稳定性，独立于p53 。ARF 还显示通过 microRNA 诱导抑制 PDGF 受体合成 。值得注意的是，Arf -/- 小鼠的表型与称为持续性原发性玻璃体增生 (PHPV) 的人类先天性眼部疾病非常相似，其中患者还表现出小眼和晶状体变性 。

还发现 ARF 可确定小鼠乳腺发育过程中细胞增殖和凋亡之间的平衡 。p19ARF（小鼠中的 p14ARF 等效物）在整个妊娠期间的黄体酮依赖性调节导致 p19ARF 诱导，而 p19ARF 的缺失导致退化早期延迟并通过 p21 下调减少细胞凋亡。p19ARF 丢失的第二个影响似乎是乳腺上皮细胞的永生化 。Yi等人的研究。(2004) 得出结论，尽管 p19ARF 对于乳腺分化可能是可有可无的，但它与黄体酮和 p21 的功能相互作用对于控制细胞增殖与细胞凋亡的平衡至关重要，可能以 p53 依赖性方式 。

精子发生过程也被发现在 ARF 控制下，通过该过程，位于曲细精管基底膜上的精原细胞被触发分化为精母细胞。鉴于 ARF 在体细胞中的抗增殖作用，ARF 在有丝分裂活跃的小鼠精原细胞中上调，而 Arf -/- 雄性小鼠在前期 I 显示睾丸萎缩并伴有 p53 依赖性细胞凋亡（失巢凋亡），这是一个悖论 。ATM 和 ARF 之间的功能联系在雄性生殖细胞发育中仍有待阐明，因为在精原细胞中发现 ARF 水平因辐射而下调 。ARF 的关键作用也被证明在促进导致精母细胞成熟的减数分裂方面 。有趣的是，穆等人。(2014) 表明，精原干细胞自我更新依赖于 Polycomb-repressive complex 2 (PRC2)，通过其在有丝分裂和减数分裂生殖细胞中的活性，抑制体细胞特异性基因以促进 ARF 独立机制中的精原细胞分化。

ARF 在大多数胎儿或年轻成年小鼠组织中不表达，但在胎儿卵黄囊中检测到，这是一种源自胚外内胚层 (ExEn) 的组织 。ARF 失活延迟了源自胚胎干细胞或诱导多能干细胞的胚状体中 ExEn 谱系的分化，但是，它不影响其他生殖细胞谱系的形成 。结果表明，ARF 通过 p53 发挥作用以促进 ExEn 谱系的分化 。

角质形成细胞分化是涉及 ARF 信号传导的另一个发育过程。研究发现，在人类角质形成细胞分化的早期阶段，p63 水平下调，而 ARF 水平升高，这可能是由于 ARF 介导的 p63 SUMO 化和随后的失活 。值得注意的是，伴随 p63 缺失小鼠的严重皮肤和骨骼表型缺陷在 ARF 沉默后得到部分纠正，这表明在没有 p63 的情况下，ARF 的异常上调可能与皮肤发育不相容 。

除了在细胞成熟和器官发育中的作用外，ARF 还被证明在控制血管生成方面发挥着重要作用，这是一个涉及正常和病理条件的过程。川岸等人。(2010) 表明 ARF 通过小鼠细胞系中的 p53 途径抑制血管内皮生长因子 A (VEGFA) 的表达 。随后在缺乏功能性 p53 表达的培养和异种移植的人类细胞系中进行的研究表明，在 ATM 抑制后，ARF 和 VEGF 表达之间建立了反比关系 。这些研究表明，在 p53 缺陷的背景下通过 ATM 抑制来稳定 ARF 可能包括一种潜在的抗血管生成方法来对抗癌症。与这些观察结果一致，ARF 被证明可以阻止血管肉瘤的发展，可能以 p53 依赖性方式 。此外，来自 Arf -/- 小鼠的肿瘤中 CD31 阳性细胞数量增加强烈表明新血管形成，而暴露于来自 Arf -/- 巨噬细胞旁分泌信号的内皮细胞表现出增加的流动性，表明 ARF 缺乏促进巨噬细胞浸润和血管生成 。

3. 干细胞生物学中的 ARF

CDKN2A 表达随着年龄的增长而增加，随后组织再生潜力下降。有人提出，在从干性到分化的转变过程中，CDKN2A 基因座被重塑以对分化过程中出现的压力和有丝分裂信号作出反应 。组织的再生潜力取决于干细胞静止和自我更新之间的平衡，这两者都是与组织稳态有关的关键过程。因此，干细胞衰竭被认为是衰老的主要标志 。衰老的特征是慢性应激诱导的细胞损伤的积累，伴随着更高的肿瘤发生率。ARF/p53 通路在整个发育和出生后的生命中在多个组织中处于休眠状态，从成年到老年，在广泛的组织和物种中逐渐被激活 。通过将人类 ARF 的调控和编码序列引入斑马鱼基因组，结果表明 ARF 在截肢后的表皮鳍再生过程中增加，有助于抑制再生过程 。然而，单独抑制 ARF 不足以使再生 。

ARF 有助于干细胞调节的一个主要机制是通过 p53 稳定化。虽然 p53 活性降低与干细胞自我更新增加有关，但小鼠模型中 p53 过度活化导致再生潜力有限，这归因于干细胞生态位的过早耗尽 。因此，在 p53 突变小鼠模型中报道了造血干细胞 (HSC) 的消耗，并伴有造血功能受损、乳腺形态发生破坏、神经干细胞池减少和嗅觉功能破坏，p53 突变小鼠模型具有比野生型对应物更高的 p53 活性。与这些表型一致，通过 Mdm2 消融在小鼠表皮中诱导 p53 导致干细胞活性受损和皮肤过早老化 。相比之下，具有额外 Ink4a/Arf/p53 拷贝的小鼠表现出寿命延长和衰老延迟，这与干细胞群的延长保存有关 。因此，有人提出在衰老过程中适度和调节 ARF/p53 通路的激活会产生较慢的增殖能力，这可能有助于干细胞静止和改善干细胞衰老，同时防止干细胞群的衰竭。为了支持这一观点，小鼠模型中 p53 或 p21 的缺失导致干细胞库在高龄时退出静止状态和长期耗尽 。

polycomb 组基因 BMI1 是许多器官中成体干细胞维持所必需的 ，被发现通过 CDKN2A 基因座调节细胞增殖和衰老 。雅各布斯等人。（1999 年）证明，在 Bmi1 缺陷型小鼠胚胎成纤维细胞和早衰淋巴细胞中，p16INK4a 和 p19ARF 的表达均显着增加，而 Bmi1 过表达导致成纤维细胞永生化和 p16INK4A 和 p19ARF 水平降低 。Cdkn2a 基因座的消耗显着挽救了在 Bmi1 缺陷小鼠中观察到的表型，使 Cdkn2a 在体内 Bmi1 靶标中变得至关重要 。根据这一观察结果，另外还显示 Bmi1 抑制 Ink4a/Arf 和 Hox 基因以允许啮齿动物中的干细胞自我更新 。最近的一项研究证实了先前报道的 Bmi1 和 Cdkn2a 基因座之间的联系，因为它证明了 Bmi1 缺陷型先天样 B 淋巴细胞自我更新能力的降低可以通过额外删除 Cdkn2a 基因座来挽救 。

4. 主要信号通路的 ARF 串扰

除了作为肿瘤抑制因子的典型功能外，还发现 ARF 和 ARF/p53 通路直接或间接参与其他关键信号通路的调节，这些通路在发育和肿瘤发生中起重要作用。ARF 信号传导的那些非典型功能是通过 ARF 与其他通路成分或效应器之间的各种类型的相互作用来确定的。

4.1。河马途径

Hippo 通路是一种进化上保守的信号通路，可主动控制器官生长发育、组织再生和上皮稳态。其中一些功能是通过末端效应器 YAP 和 TAZ 引发的，它们通过转录因子结合来指导基因表达 。失调的 Hippo 通路与各种疾病有关，包括肿瘤发生，使其成分成为有希望的治疗靶点。在绝大多数散发性人类恶性肿瘤中表观遗传沉默的肿瘤抑制因子 RASSF1A 是 Hippo 通路的上游调节因子，以促增殖 YAP-TEAD 复合物为代价驱动促凋亡 YAP-p73 复合物的形成。最近发现 RASSF1A 还充当植入前小鼠胚胎、小鼠胚胎干细胞和诱导多能干细胞 (iPSC) 从多能性向分化转变所需的“分子开关”。

ARF 先前已被证明可以稳定前列腺癌中的上皮间质转化 (EMT) 标志物 SLUG ，同时它还通过基质金属蛋白酶 7 (MMP7) 核易位  调节肿瘤微环境。当在 Pten/p53-null 小鼠中发现 ARF 和 YAP 共同升高时，发现了 Hippo 通路和 ARF 之间的潜在串扰 。随后的工作表明，ARF 可能会解除对人类前列腺癌细胞中 Hippo 和 Wnt 通路的调节 。从机制上讲，ARF 被证明通过稳定细胞质 YAP 并防止其核积累来解除对 Hippo 途径的调节，这可能是通过 ARF 介导的 YAP SUMOylation。茶衍生的碳纳米点与核 ARF 相互作用以使其稳定，从而有助于 YAP 细胞质滞留，从而为靶向核 YAP 复合物的促增殖作用提供了潜在途径 。

Forkhead Box (Fox) m1b (FOXM1) 转录因子是肝细胞癌 (HCC) 发展所必需的，它包含一个抑制性 ARF 靶标 。卡利尼琴科等人。(2004) 证明含有 9 个 D-Arg 的 p19ARF 肽足以抑制 Foxm1 转录和 Foxm1 依赖性骨肉瘤细胞生长，使 (D-Arg)9-p19ARF 26-44 肽成为肿瘤发生中潜在的 FOXM1 抑制剂。有趣的是，癌症中的 Hippo 通路失调已被证明通过 YAP-TEAD 依赖性 FOXM1 转录驱动 FOXM1 激活，而 FOXM1 还直接与靶基因启动子上的 TEAD 相互作用，促进细胞增殖和肿瘤发展 。重要的是，药理学 FOXM1 抑制限制了体内肿瘤的大小，这意味着 FOXM1 可以潜在地作为肉瘤的治疗靶点 。

Hippo 通路和 ARF 信号传导之间的另一个潜在联系可能源于 RASSF1A 支架蛋白已被证明可以抑制 MDM2，类似于 ARF 。RASSF1A 通过破坏细胞核中的 MDM2-DAXX-HAUSP 复合物来促进 MDM2 自泛素化和 p53 稳定化 。虽然 MDM2 上的 RASSF1A 结合区不同于 ARF 结合区 ，但 E1A 调节的转录因子 E4F1 可以与 ARF 和 RASSF1A 物理相互作用 ，表明 RASSF1A 可能参与 ARF-MDM2 的总体调控。除了参与 p53 稳定化之外，RASSF1A 还涉及 p53 介导的检查点激活以响应 DNA 损伤 。有趣的是，RASSF1A 被发现在 DNA 损伤时被 ATM 直接激活，从而通过 p73  为 Hippo 途径提供促凋亡作用，而 ATM 被证明可以抑制 ARF 。鉴于 RASSF1A 积极参与 YAP-p73 介导的细胞凋亡，ATM 抑制 ARF 可能是细胞用来防止 ARF 介导的 YAP 失活的机制，至少在 p53 缺陷型肿瘤的情况下是有意义的情景。

4.2. Wnt通路

Wnt 信号转导级联是所有动物整个发育和成年生活中生物过程的主要调节器。异常 Wnt 信号传导是人类多种病理状况的基础，包括癌症 。Wnt 信号级联通过依赖 β-catenin 的基因调控发挥其功能，是维持干细胞自我更新的重要参与者 。Wnt 级联的关键成分的突变导致各种癌症的发展，例如黑色素瘤、结肠直肠癌和肝癌 。由于 Wnt 通路主要参与干性的调节，因此 Wnt 通路激活在患者衍生的类器官形成中起着关键作用，因为它已在结肠、肺和皮肤等多种组织中得到证实. Hippo 通路支架 RASSF1A 的失活被发现是 Wnt 和 Hippo 通路串扰导致多能性维持所必需的，而 RASSF1A 使 Wnt 与 Hippo 信号传导分离，以使干细胞和胚胎通过 p73 向所有细胞谱系分化 。

p14ARF、RASSF1A 和 APC1A 基因的 DNA 启动子甲基化被认为是结直肠癌患者的独立预后因素 。具有甲基化 p14ARF 启动子的患者预后显着更差，并且来自上述集合的一个或多个基因的同时甲基化与预后不良有关，而与肿瘤分期和分化状态无关，这表明所涉及的途径可能协同促进致癌进展和干细胞调节  (图1）。

图1:Hippo、Wnt 和 ARF/p53 信号通路在发育和肿瘤发生中的相互作用。Hippo 通路支架 RASSF1A 被 ATM 介导的磷酸化激活 。虽然 ATM 抑制 ARF ，但 RASSF1A 和 ARF 都可以防止 MDM2 介导的 p53 降解。RASSF1A 激活导致形成稳定的 YAP-p73 转录复合物，从而驱动干细胞分化和凋亡 。在没有 RASSF1A 的情况下，YAP-TEAD 复合物通过基因转录驱动细胞增殖，例如FOXM1。FOXM1 被 ARF 抑制 。ARF 还抑制 Wnt 信号传导 ，它在激活后会破坏 β-连环蛋白破坏复合物的稳定性，导致 β-连环蛋白核易位和 TCF/LEF 介导的癌基因转录，例如TBX3。TBX3 抑制 ARF 以促进致癌增殖 。

有趣的是，发现 Wnt 通路通过激活 CDKN2A 基因座来限制胚胎干细胞的自我更新 。Wnt 效应子 Tcf1 被募集到小鼠胚胎干细胞 (mESC) 的 Cdkn2a 基因座，在那里它触发 p16INK4a 和 p19ARF 的转录，它们充当细胞周期的负调节剂，从而降低增殖率而不影响多能状态细胞 。mESC 中 Wnt 通路的抗增殖作用与其在体细胞中记录的促有丝分裂作用形成对比。

达马拉斯等人。(2001) 表明组成型活性 β-连环蛋白能够在小鼠胚胎成纤维细胞中诱导 ARF/p53 依赖性生长停滞和衰老样表型；然而，在没有 ARF 或 p53 的情况下，β-连环蛋白与 Ras 合作引发致癌转化 。尽管证明了 β-连环蛋白介导的 ARF 激活和 p53 的稳定，Damalas 等人的研究。没有显示随后的细胞凋亡诱导。其他研究表明，β-连环蛋白可能激活存活途径以抑制 ARF/p53 途径的促凋亡作用 。

为了识别 ARF 信号传导的下游靶点，在人类黑色素瘤细胞系中使用野生型或突变型 ARF 蛋白进行基因表达谱分析 。对野生型和突变型 ARF 细胞系之间差异表达基因的通路分析表明，Wnt 通路成分可能作用于 ARF 信号传导的下游，当 ARF 活性受损时有助于肿瘤的发展。与此一致，观察到 ARF 和 Sprouty RTK 信号拮抗剂 4 (SPRY4) 之间的反比关系，SPRY4 是 Wnt 信号的进化上保守的下游靶标，因为在没有 ARF 的情况下 SPRY4 水平增加 。此外，TBX3 也被确定为 Wnt 通路的下游靶标和 β-连环蛋白依赖性增殖和肝肿瘤发生中存活的关键介质 ，在抑制 ARF 表达的乳腺癌中也被发现上调通过与组蛋白脱乙酰酶相互作用 。值得注意的是，HDAC 抑制剂的使用能够以剂量依赖性方式挽救 TBX3 介导的 ARF 抑制，从而为破坏 Wnt 介导的 ARF 抑制提供潜在的治疗窗口 。

在 Wnt1 依赖性小鼠乳腺癌模型中证实了 p19ARF 而不是 p16INK4a 明显参与了肿瘤逃避生长限制（如化疗）的过程 。为了确定指导肿瘤逃逸的遗传决定因素，采用了转基因小鼠模型，其中通过阻断强力霉素依赖性 Wnt1 转基因表达来模拟靶向化疗。通过重新激活 Wnt 通路观察到肿瘤逃逸 。然而，影响 p16INK4a 和 p19ARF 表达的 Cdkn2a 缺失导致具有 EMT 特征的肿瘤复发，而不会重新激活 Wnt 通路。有趣的是，仅 p19ARF 缺失就能够使 EMT 驱动的肿瘤快速逃逸，而 p16INK4a 缺乏未能加速复发，这表明无论 Wnt 通路激活如何，失调的 ARF/p53 信号传导都可能促进乳腺癌复发 。

Cdkn2ab 基因敲除小鼠缺乏三个阅读框（p15INK4b、p19ARF 和 p16INK4a），比 Cdkn2a -/- 小鼠发展出更广谱的肿瘤，皮肤癌的比例更高 。最近表明，Wnt7b 129P2 等位基因足以通过 CDK6 活性促进 Cdkn2ab -/- 细胞系的致癌转化，CDK6 活性是一种已确定的 Wnt 靶标 。Krimpenfort 等人最近的研究。（2019 年）表明，p15INK4b 活性的丧失（通过控制 Wnt 介导的 CDK6 活化在毛囊细胞周期中发挥重要作用）可能导致异常的祖细胞迁移和增殖。由于 p16INK4a 和 p19ARF 对响应这些致癌信号的细胞构成屏障，因此 p16INK4a 和 p19ARF 的伴随缺失可能是皮肤肿瘤发生的易感性 。

4.3. NOTCH途径

高度保守的 Notch 信号通路在各种情况下运行，其结果可能大相径庭 。Notch 是一种细胞表面受体，由单个多肽链的细胞内蛋白水解切割形成，其两个衍生亚基经历二聚化并转运至质膜 。在与 Notch 配体（Delta/Jagged 家族成员）结合后，Notch 受体被 ADAM 蛋白酶在细胞外切割，而由 γ-分泌酶进行的细胞内切割导致 Notch 细胞内结构域 (NICD) 释放到细胞质中，其中它进入细胞核以调节靶基因的转录。Notch 通路激活可导致不同的结果，具体取决于细胞类型和发育阶段，因为发现它可促进分化、干细胞维持或肿瘤发生，具体取决于每种情况下部署的靶基因集 。因此，外部信号可能对于导航 Notch 活动很重要。

T 细胞急性淋巴细胞白血病 (T-ALL) 的两个标志是异常的 Notch 信号传导和 CDKN2A 基因座的缺失 。有趣的是，已经表明 Notch1 的细胞内结构域导致 T 细胞中的 Arf 激活，作为一种肿瘤抑制机制 。然而，Arf 表达伴随着对 T-ALL 中 Cdkn2a 基因座缺失的强烈选择压力，从而导致克隆的存活绕过肿瘤抑制 。随后的研究表明，Cdkn2a 基因座在培养的 T-ALL 起始细胞中是表观遗传沉默的 。然而，在异常 Notch1 信号转导转化的 T 细胞前体中，Cdkn2a 基因座的表观遗传沉默被逆转。这使得 Arf 表达成为可能，并再次为 Cdkn2a 缺失的克隆的存活提供选择压力 。因此，Cdkn2a 的表观遗传状态调节 T 细胞成熟的发育阶段，其中 Notch1 功能异常和 Cdkn2a 失活促进 T-ALL 。

LIM-only 转录因子 (LMO2) 基因在 T 细胞肿瘤中发生染色体易位，导致大约 9% 的 T-ALL 病例中 LMO2 表达异常增加 。在鼠 T 细胞恶性肿瘤中，Arf 失活促进胸腺细胞自我更新，并为侵袭性肿瘤的出现奠定了基础 。Arf 启动子不直接被 Lmo2 或 Notch 占据，这意味着 Notch 激活可能是 T 细胞肿瘤发生的后续事件，并且 Lmo2 诱导功能与 Arf 丢失一起促进原始胸腺细胞自我更新 。重要的是，异常的 Notch 激活和 Arf 沉默独立地与 Lmo2 上调合作以诱导 T-ALL 。同样，Lmo2 诱导促进从 Cdkn2a -/- 小鼠分离的星形胶质细胞的生长和神经胶质瘤干细胞表型的获得 。有趣的是，与 ARF 在抑制血管生成  中的作用保持一致，Lmo2 能够在 Cdkn2a -/- 背景中诱导血管生成 。

Notch 和 ARF 信号通路之间的一个关键功能联系是 Polycomb 组基因 BMI1，它通过抑制 CDKN2A 基因座积极促进细胞增殖和干细胞自我更新 (图 2）。已发现 BMI1 是下游 Notch 靶标，其在小鼠肠道干细胞 (ISC) 中的损失伴随着 ISC 区室增殖减少、p16INK4a/p19ARF 积累和向模仿 Notch 功能丧失的杯状谱系分化表型 。布鲁格曼等人。（2005 年）试图探索 p16INK4a 或 p19ARF 是否对引发 Bmi1 活性更为关键，并证明虽然 p19ARF 包含一个通用的 Bmi1 靶标，但 p16INK4a 去抑制仅在细胞类型的一个子集中起作用，例如神经干细胞，对于Bmi1 -/- 表型的表现 。研究结果表明 p16INK4a 与 p19ARF 在 Bmi-1 介导的细胞周期控制中的不同细胞类型特异性功能 。值得注意的是，BMI1 也被证明可以独立于 ARF 促进人类肝癌的肿瘤发生 。BMI1 的致瘤活性似乎也独立于人类卵巢癌细胞中的 ARF 信号传导，其中遗传或药理学 BMI1 抑制会损害克隆生长而不影响 CDKN2A 基因座的表达或 ARF 蛋白稳定性 。所提出的机制涉及通过 ATP 消耗诱导自噬，因为 BMI1 的靶向触发了 PINK1-PARK2 依赖性线粒体途径，从而导致坏死性凋亡 。

图 2:Notch 和 ARF/p53 信号通路之间的相互作用。Notch 是一种跨膜受体，在被 γ-分泌酶切割后，会产生一个胞内结构域 (NICD)，该胞内结构域 (NICD) 能够转运至细胞核并直接调节基因转录。BMI1 被 Notch 激活以调节细胞增殖和干细胞自我更新，尤其是在神经组织中 。Notch 和 Bmi1 都直接占据 Arf 启动子以抑制 Arf 表达 ，从而扰乱 Arf 介导的 p53 稳定化。

另外据报道，Notch 通过抑制 Arf 表达来抑制小鼠 T 细胞淋巴瘤形成中的 p53，而 p53 在 Notch 信号传导受到 γ-分泌酶抑制剂的干扰时被激活 。随后的一项研究表明，Notch 通过直接占据 Arf 启动子来抑制 Arf，其中 Polycomb 抑制复合物 2 (PRC2) 以 LSD1 依赖性方式被募集，允许组蛋白修饰最终终止 Arf 转录(图 2) 。相反，Notch 刺激已被证明可激活肌肉干细胞中的 p53，从而通过 Hey 转录因子促进肌肉再生 。然而，在老年动物中观察到 Notch 信号传导延迟，导致 p53 抑制独立于 p16INK4a 或 p19ARF，从而导致肌肉细胞再生潜力的下降 。

5. 讨论

ARF 是一种肿瘤抑制蛋白，在肿瘤发生的重要方面具有确定的作用，例如 DNA 损伤反应。除了众所周知的 p53 稳定剂功能外，ARF 还与 p53 非依赖性机制有关，以促进细胞生长停滞 。有趣的是，在某些肿瘤类型中也发现 ARF 信号上调，例如在伯基特淋巴瘤或大多数 p53 突变肿瘤中 。为了最终确定 ARF 信号传导的影响，ARF 仍需要与 p16 分开研究，因为 CDKN2A 基因座的两个转录本似乎在神经干细胞自我更新和分化等过程中具有不同的作用 。

在这篇综述中，致癌基因与抑癌基因在肿瘤发生与的遗传中的影响重大课题研究组试图总结关于 ARF 信号在癌症和发育生物学中的非典型作用的关键发现。此外，鉴于发育和肿瘤发生通常受类似机制控制，致癌基因与抑癌基因在肿瘤发生与的遗传中的影响重大课题研究组概述了单独的 ARF 或 ARF/p53 通路与主要信号通路之间的串扰，在这两种情况下都具有关键作用。积累的证据表明，ARF 是一种多效性蛋白，根据细胞类型、发育阶段和突变负荷，具有不同的调节因子和相互作用因子。通过强调 ARF 和其他通路成分之间的相互作用，重要的信号转导过程之间可能会出现新的联系，从而为探索旨在纠正发育缺陷和限制肿瘤生长的新治疗方法提供可能性。例如，，或观察到 Notch 信号与人类肿瘤（如肺和乳腺）中的 RASSF1A 表达负相关 ，结合 RASSF1A 和 ARF 介导的 p53 调节，提供了 RASSF1A–值得探索的 ARF。沿着这些思路，Notch 转录靶标 BMI1 是发育过程中 ARF 表达的主要调节因子 ，已知对阿尔茨海默病等退行性疾病具有神经保护作用。因此，Notch-BMI1-ARF 轴构成了该领域的一个重要临床靶点，可以潜在地进行治疗利用。

Non-Canonical Functions of the ARF Tumor Suppressor in Development and Tumorigenesis.

Lagopati N, Belogiannis K, Angelopoulou A, Papaspyropoulos A, Gorgoulis V.

Biomolecules. 2021 Jan 12;11(1):86. doi: 10.3390/biom11010086.