综述：妇科癌症中不同的ERα共因子分布：对疾病进展和治疗的意义

本综述深入探讨了雌激素受体α（ERα）在乳腺癌、卵巢癌和子宫癌中的差异化作用机制。作者提出核心假说：ERα通过与不同共因子（如GATA3、FOXA1）的组合，塑造了组织特异性的基因组结合景观和转录调控程序，这直接影响了抗雌激素疗法（如他莫昔芬）在不同妇科癌症中的疗效差异。文章整合了ChIP-seq、cBioPortal等多组学数据，为开发靶向共因子的新型治疗策略提供了重要见解。

　　

1. 引言：癌症中的ERα信号传导

雌激素受体α（ERα, ESR1）和雌激素受体β（ERβ, ESR2）是由雌激素激活的配体诱导型转录因子。ERα最初于1962年被鉴定为一种激素受体，随后被揭示是一种响应17β-雌二醇改变基因表达的转录因子。另一种受体ERβ于九十年代被克隆和表征。当与卵巢激素雌激素结合时，ERα和ERβ在女性生殖器官和乳腺上皮的发育、增殖和分化过程中调节基因转录。两种受体都介导对雌激素刺激的信号转导反应，通过旁分泌、内分泌和自分泌机制影响多种组织。ERα和ERβ敲除小鼠的研究揭示了这些受体在生理上且不重叠的作用。

ER主要在细胞核中作为转录因子发挥作用，通过DNA结合和核蛋白相互作用直接调节基因表达。一小部分ER也通过生长因子受体和致癌激酶调节细胞质中的细胞内信号通路。在雌二醇结合之前，ERα和ERβ主要是细胞质单体。配体结合诱导二聚化和核转位。也存在一小部分膜定位的ER，通常处于二聚化状态，尽管也有单体形式的报道。核转位后，ER的保守DNA结合域（在ERα和ERβ中高度同源）与靶基因内的回文雌激素反应元件（EREs）结合，随后招募共因子、染色质重塑子和RNA聚合酶II machinery来调节靶基因。

ER通过两种主要机制发挥转录因子功能：直接结合ERE，或通过与其他DNA结合因子间接结合，从而稳定DNA结合。在经典结合模型中，ERα直接识别并结合共识ERE，这是一个由两个puGGTCA半位点组成的13-bp回文基序，中间由一个随机的三核苷酸间隔序列分隔。在人类基因组中，已知的雌激素反应基因上游仅发现了三个完全匹配的ERE回文序列，这表明ERα的结合库包括不完美或部分ERE，包括半位点和非共识序列。

ERα结合不完美ERE的能力取决于回文中改变碱基对的位置以及ERE侧翼序列。单点突变可能降低亲和力而不废除结合，一些突变体保留超过80%的野生型结合能力。相比之下，回文中的两个对称突变经常破坏结合和转录，而同一半位点中的两个错配仍然允许ERα结合。此外，核心ERE外最多两个碱基的侧翼核苷酸序列可以补偿非共识元件并恢复ERα结合。

微阵列、RNA-seq和ChIP-seq等全基因组技术的进步已经识别出数百个雌激素反应靶基因，从而能够深入了解ERα的基因组结合景观。这些研究不仅定义和表征了ERα的直接靶位点及其全基因组位置，还区分了ERα的直接和间接结合，并识别了ERα的共因子。尽管人类基因组中存在约25,000个ERE，但只有约10%实际上被ERα结合，这表明染色质可及性、DNA甲基化和共因子的存在对于ERα招募至关重要。

尽管有其序列偏好，ERα在识别全基因组中的完美和不完美ERE方面表现出显著的灵活性。ERα结合和转录活性已在偏离典型回文的ERE序列中得到证明。事实上，一项全基因组ChIP-seq研究表明，完美的共识ERE在体内ERα结合位点中是例外而非规则。此外，在同一ERE处对雌激素的转录反应可能因细胞类型而异，这可能是由于ERα共因子的差异表达和/或招募。ChIP-seq分析显示，ERα结合区域通常包含其他转录因子的基序，包括Sp1、AP-1、c-MYC、C/EBP、GATA3和FOXA1，这表明间接结合或协同招募可以进一步扩展ERα的调节能力。

2. ERα在妇科癌症中的表达和功能

ERα在约70%的乳腺癌、50%-80%的卵巢浆液性癌和80%的子宫内膜腺癌中表达。雌激素刺激后，ERα上调增殖基因并下调促凋亡、细胞周期抑制剂和增殖抑制剂基因。在70%的乳腺癌中，直接靶向ERα或其配体雌激素有助于减少这些细胞增殖特性。许多内分泌疗法在临床中使用，包括选择性雌激素受体调节剂（SERMs，如他莫昔芬）、选择性雌激素受体降解剂（SERDs，如氟维司群）和芳香酶抑制剂（AIs，如来曲唑）。

事实上，用抗雌激素化疗药物他莫昔芬（Tam）治疗显著降低了浸润性乳腺癌的发病率，但约三分之一患有ERα阳性肿瘤的女性会出现疾病复发。引人注目的是，卵巢癌（OC）和子宫内膜癌（UC）对他莫昔芬疗法的反应不佳，并且在某些情况下增加了患癌风险。

大多数上皮性OC以浆液性亚型为代表（约70%），其中90%是最具侵袭性的类型，即高级别浆液性卵巢癌（HGSOC）。尽管 nearly 80% of all HGSOCs express ERα, less than 20% of these cancers respond to anti-estrogenic therapy, with no significant improvement in survival in recent years. 在OC中，ERα表达和雌激素信号传导一方面与不良预后、细胞侵袭增加和转移相关，另一方面与化疗敏感性增强相关。这些矛盾的结果可能部分由不同的ER变体解释。

同样，80%的子宫内膜腺癌是ERα阳性，子宫内膜癌与长期雌激素暴露有关。与BC一样，ERα阳性子宫内膜癌比ERα阴性肿瘤预后更好，抗雌激素治疗的反应率从8%到53%不等。然而，子宫内膜癌的发病率和死亡率在过去二十年中有所增加，原因未知。

对抗雌激素治疗反应差异的一个潜在原因可能是ERα的差异化基因组靶向，从而导致下游基因表达变化。事实上，已发表数据集的比较揭示了暴露于激素的细胞系中特定的基因表达模式。例如，用17β-雌二醇刺激在子宫内膜腺癌Ishikawa细胞中诱导了534个基因的差异表达，但在BC细胞系MCF7中诱导了超过1000个基因的差异表达。类似地，尽管有一些经典的ERα靶基因重叠，但MCF7细胞中的ERα靶基因数量相对于HGSOC细胞系PEO1和PEO4多七倍。关键的是，在HGSOC患者中，ERα表达本身无法预测内分泌治疗反应，这可能与共因子驱动的调节有关。此外，随着肿瘤进展和产生耐药性，ERα共因子依赖性降低，反映了不断演变的转录机制。因此，识别促进ERα功能的共因子，包括在癌症进展过程中随时间变化的情况，对于解决有效的患者治疗至关重要。

3. 妇科癌症中ERα相关蛋白

激素依赖性癌症的表观遗传和分子特征由细胞类型特异性因子塑造，这些因子强制执行激素反应性基因表达，促进增殖和侵袭表型。其中一些描述如下。

4. 共因子

ERα依赖复杂的共因子网络（包括共激活子和共抑制子）来增强或抑制雌激素反应性基因表达。主要在BC中鉴定的ERα共激活子包括p160家族成员类固醇受体共激活子-1（SRC-1）、在乳腺癌1中扩增（AIB-1/SRC3）（也称为甲状腺和视黄酸受体激活剂（ACTR））、甲状腺受体激活分子1（TRAM-1）、RAR相关共激活子3（RAC-3）和p/CIP（p300/CBP辅整合子相关蛋白）。其他共激活子包括组蛋白乙酰化酶CBP和p300以及p300/CBP相关因子pCAF。这些共激活子有助于染色质重塑和ERα基因靶标的转录激活。

除了共激活子，共抑制子蛋白如核受体共抑制子（N-CoR）和视黄酸和甲状腺受体沉默介导子（SMRT）在体内被招募到ERα靶基因，以响应他莫昔芬等拮抗剂。共抑制子通过招募染色质抑制子如SIN3和组蛋白去乙酰化酶HDAC1来介导转录抑制。最近，RNA也被认为与ERα功能有关。虽然大多数发现集中在BC上，但有证据表明一些共因子关联也扩展到OC和UC。

5. 转录因子

许多转录因子直接调节ERα活性，作为DNA结合伙伴或调节染色质可及性的先锋因子。例如，特异性蛋白1（Sp1）和激活蛋白-1（AP-1）在缺乏ERE的情况下将ERα结合栓系到DNA上，尽管激活是雌激素依赖性的。一部分称为先锋因子的转录因子结合核小体DNA和/或组蛋白以重塑和稳定染色质，使其他转录调节因子能够访问。因此，先锋因子是细胞命运和重编程的关键决定因素。

在ERα背景下广泛研究的两个先锋因子是GATA3和FOXA1（也称为HNF3α）。两者在乳腺癌中都与ERα密切相关，并作为癌症严重程度、生存和预后的重要预测因子。在乳腺癌中，FOXA1和GATA3将ERα招募到目标基因组区域，并形成一种“增强体”，对于在ERα阴性细胞中恢复雌激素反应性至关重要。所有三种转录因子对于在ERα阴性癌细胞中重新建立雌激素反应性增殖都是必不可少的，这强化了先锋因子是ERα驱动基因调节的关键介导者的概念。

FOXA1、GATA3和ERα在基因组中共定位，并在健康乳腺上皮以及乳腺肿瘤组织和细胞系中在mRNA水平上共表达。它们对于上皮或管腔BC的表征至关重要。这些共因子的招募似乎存在顺序——一项研究表明GATA3结合先于FOXA1和ERα。支持这一观点的是，对含有GATA3突变的患者来源细胞进行的ChIP-seq分析显示，GATA3中的移码突变可以重新导向FOXA1和ERα的基因组分布，此外还将ERα总体基因组结合减少了约三分之一，并在其结合位点附近的基因转录上发生相应改变。

在ERα阳性管腔BC中，FOXA1和GATA3突变以相互排斥的模式发生。在BC中，GATA3是管腔细胞身份和雌激素信号传导的关键调节因子，是ERα的共因子，并参与与ERα的正向交叉调节环路，是癌症治疗的关键靶点。有趣的是，尽管管腔A型和B型亚型都表达ERα，但A型亚组预后更好，这可能是由特定共因子相互作用塑造的独特ERα基因组活性所致。管腔乳腺癌组织的分析显示，FOXA1在A型亚组（84%）中的表达频率是B型亚组（40%）的两倍。GATA3突变，特别是在锌指2结构域中的突变，与B型亚组中较差的生存率相关。因此，GATA3作为ERα依赖性转录的关键调节因子，能够重编程ERα和FOXA1的全基因组结合景观。

6. 核基质蛋白

核基质蛋白将染色质锚定到核结构并影响基因表达模式，可以与ERα相互作用并调节其功能。例如，发现核基质蛋白在激素依赖性和非依赖性BC细胞中具有不同的DNA结合模式，这表明染色质组织和基质附着随激素反应性而变化。更具体地说，核基质蛋白HET/SAF-B被鉴定为与结合了他莫昔芬的ERα特异性相互作用的伙伴，起到抑制ERα介导的转录的作用。这些发现支持了以下假设：ERα可能在不同组织类型中与不同的基质相关蛋白相互作用，从而导致对抗雌激素疗法的组织和癌症特异性反应，突出了空间基因组组织在ERα介导的转录中的重要性。

7. ERα共因子在组织特异性表达和功能：GATA3和FOXA1的案例

共因子的表达和功能在BC、OC和UC之间有所不同，表明在ERα信号传导中具有环境和组织依赖性作用。GATA3同样对于BC中的管腔细胞身份和雌激素信号传导至关重要，95%的乳腺癌癌对GATA3呈阳性，平均H评分为217。GATA3与ERα在染色质上共定位，并参与与ERα的正向交叉调节环路，加强了激素驱动的肿瘤发生。GATA3突变在17%的转移性ERα阳性乳腺癌肿瘤中可见。在ERα阳性乳腺癌中，GATA3表达降低与肿瘤大小增加、肿瘤分级增加和患者疾病相关死亡增加相关。

相比之下，在OC和UC中，未观察到GATA3和ERα之间的这种强相关性。在一项肿瘤组织微阵列的免疫组织学研究中，GATA3和FOXA1的表达在乳腺、卵巢和子宫中有所不同——虽然两种共因子在ERα阳性BC中高表达，但它们在浆液性卵巢或子宫内膜肿瘤中要么缺失，要么表达水平非常低。其他研究，尽管样本量较小，观察到GATA3在OC和UC中的表达为低至中等，具有局灶性和弱至中等强度，平均H评分<50。这些数据与我们分析的OC数据集一致，这些数据集显示大多数卵巢癌样本中ERα和GATA3表达低，只有少数细胞系或样本显示微弱信号。UC中ERα和GATA3的共表达更具可变性，有些具有相当高的两者表达。当检测到时，认为GATA3在卵巢癌中促进转移，并与EMT等侵袭性特征和耐药性相关。类似地，在UC中，GATA3表达通常较弱，与雌激素反应无关，并且缺乏明确的机制功能，似乎与ERα信号传导功能无关。

FOXA1与雌激素受体、孕激素受体和管腔A型亚型乳腺癌相关，在超过50%的乳腺癌中表达，在68.3%的低级别浆液性卵巢癌中表达，以及在上皮性和粘液性OC中表达。然而，这些研究的样本量有限。FOXA1也与健康差异相关，在黑人女性的HGSOC肿瘤中患病率更高。在一项利用529例子宫内膜癌患者样本的研究中，低FOXA1表达与生存率降低显著相关。尽管与OC发生有关，但ERα和FOXA1的ChIP-seq在PEO4 OC细胞系中未显示任何显著重叠，这表明FOXA1可能不是OC中的ERα共因子。在一项同时患有BC和UC的患者研究中，20%的FOXA1结合位点被ERα共同占据，这表明FOXA1可能与ERα一起发挥作用。此外，FOXA1和ERα的缺失延长了接受他莫昔芬治疗的BC患者发生UC的时间间隔。BC中似乎存在ERα和FOXA1的高共表达，而两者在OC中表达都很差。另一方面，UC细胞系和肿瘤具有异质性表达，并且在某些情况下显示出与BC相似的趋势。

OC和UC中GATA3-ERα（以及潜在的FOXA1-GATA3-ERα）相互作用的改变可能源于组织特异性因素的复杂相互作用，包括共因子丰度差异、表观遗传修饰、染色质可及性、替代信号通路、结合位点突变和肿瘤微环境。这些因素中的每一个都可能影响FOXA1、GATA3和ERα在卵巢组织中相互作用或调节彼此表达的能力。这些潜在机制的复杂性强调了转录因子相互作用组织特异性。虽然GATA3-ERα调节环路在BC中已确立，但GATA3在OC中的行为改变和表达突出了需要进一步研究以充分理解这种相互作用在不同细胞环境中的细微差别。需要进一步的研究来识别这些替代伙伴及其在癌症进展和治疗耐药中的作用。阐明这些差异可以为乳腺、卵巢和子宫/子宫内膜癌症的独特分子景观提供有价值的见解， potentially leading to more targeted therapeutic approaches.

8. 卵巢癌和子宫癌中不同ERα共因子景观的证据

支持上述免疫组织化学研究的是，我们对公开数据的分析表明，GATA3、FOXA1和ERα之间的显著关系在卵巢癌和子宫癌中相对于乳腺癌消失了。我们使用来自TCGA Pan cancer患者数据的cBioportal数据集比较了乳腺癌、卵巢癌和子宫癌中ERα相关基因。在乳腺癌中与ERα显著相关的4446个基因（Spearman’s ρ > 0.3 或 ρ < ?0.3）中，只有736个与卵巢癌重叠，只有100个与子宫癌重叠。引人注目的是，只有26个基因在所有三种癌症中与ERα相关，表明ERα相互作用是高度组织特异性的。

我们还使用来自Jason Carroll实验室的ER相互作用组（ER-RIME）数据比较了ERα相关基因。ERα相关基因与ERα相关蛋白之间有550个基因重叠，当仅考虑正相关基因时，有277个基因重叠。目前没有OC或UC的ERα-RIME数据集存在，阻碍了跨组织ERα结合伙伴的直接比较。

这种环境特异性功能似乎也适用于ERα共因子GATA3和FOXA1，它们在相关性数据集以及ERα RIME数据集中都排名很高。然而，在OC和UC中，GATA3和FOXA1与ERα的相关性很差，这证实了上一节讨论的免疫组织化学数据。值得注意的是，在卵巢癌中，ERα与FOXO3的相关性更强。类似地，在子宫癌中，FOXO3和SOX17与ERα显示出中度至高度相关性（分别为0.34和0.65），尽管它们与ERα的直接相互作用以及癌症中的相应结果仍未探索。进一步的研究，包括RIME实验，可能有助于识别这些癌症中新的ERα伙伴。在OC数据集中，与ERα正相关（Spearman > 0.40）的前五个基因是MED23、LY75、BICD1、ENTREP1和ARID1B；前五个负相关基因包括POGLUT2、RFLNB、AP2S1、MIR4435-2HG和MLLT11。我们确定了211个正相关基因和97个负相关基因。在子宫癌中，426个基因显示与ERα正相关（Spearman > 0.40），1590个显示负相关（Spearman < ?0.40）。

此外，来自T47D乳腺癌细胞、SKOV3卵巢癌细胞和Ishikawa子宫内膜癌细胞的ChIP-seq数据表明，ERα在不同妇科癌症中的染色质定位存在差异。峰重叠和基因组浏览器分析证明了常见和细胞类型特异性的ERα结合位点。有趣的是，相对于BC（12,833）和UC（1,213），ERα在OC基因组中结合了更多独特位点（39,084）。只有694个位点是三者共有的，而BC和OC共享3540个位点，BC和UC共享1193个位点。与ERα类似，我们还注意到，基于cBioPortal数据，BC中GATA3和FOXA1相关基因（Spearman’s correlation ρ < ?0.3 或 ρ > 0.3）与OC和UC中的基因重叠很少或没有。ERα结合比这些细胞系中观察到的基因调节变化更多的位点表明其他基因组功能，包括增强子结合、非编码RNA调节和基因组结构等。总之，这些发现表明，组织特异性的ERα结合和差异化的先锋因子相互作用是跨妇科癌症观察到的不同基因调节模式的基础。

9. 总结和未来方向

几种机制驱动乳腺癌和其他肿瘤中ER的异常表达。例如，ERα和ERβ在正常和癌组织中的选择性剪接产生不同的蛋白质亚型，改变了与共激活子和药物的相互作用。一些亚型可以影响肿瘤病理学，例如，在具有ERα36亚型的肿瘤中看到他莫昔芬耐药性增加。类似地，ERβ亚型与BC患者的差异化预后有关，尽管交叉反应抗体在某些情况下可能导致错误结论。此外，已知ERα和ERβ都经过翻译后修饰，这可能导致功能分化。总体而言，包括ERE识别、ER-共因子相互作用、PTM和亚型多样性在内的因素有助于ERα的组织特异性调节。

ERα的活性深受与染色质内ERE的相互作用和访问的影响，而这又由先锋因子和其他共因子促进。因此，UC、OC和BC之间共因子可用性的变化可能导致不同的ERα基因组靶向和基因表达程序。共因子景观的这些差异最终可以解释为什么在BC中有效的抗雌激素疗法在OC中可能疗效有限。支持这一观点的是，观察到ERα在随着时间变得内分泌耐药的MCF7细胞中失去了对共因子的需求，尽管ERα可能只是招募了研究中未测试的不同共因子。

差异化共因子景观可能导致抗雌激素疗法疗效有限的另一种方式是通过靶向DNA修复。例如，在OC中，ERα与CtBP和AP-1等因子形成复合物，导致像RAD51这样的DNA同源重组修复（HRR）基因的抑制。相比之下，虽然ERα在BC中已知与DNA损伤反应蛋白相互作用，但较少有证据表明ERα与CtBP的相互作用是驱动HRR通路抑制的原因。然而，在ERα阳性/PR阴性肿瘤中，高RAD51水平被注意到与较差的生存率相关，并且CtBP抑制被证明可以改善DNA修复。这与OC形成对比，在OC中，高CtBP水平与HRR活性降低和改善的生存率相关。此外，在OC中，ERα–CtBP相互作用与增强的转移潜力、上皮-间质转化（EMT）、侵袭性和化疗耐药性相关。相反，在BC中，据报道ERα通过招募MTA3-Mi2/NuRD复合物来抑制EMT。这些看似矛盾的发现表明跨癌症类型的ERα相关共因子功能存在重要差异，并值得进一步研究以确定它们是源于细胞类型特异性环境还是反映了BC和OC之间ERα行为的根本差异。

我们提出，ERα的转录因子伙伴在乳腺、卵巢和子宫癌之间有所不同，承担着不同的角色，以组织特异性方式塑造ERα功能和基因调节。理解这些分子伙伴的差异，包括它们如何将ERα靶向特定基因并改变表观遗传景观，将是解释跨癌症类型观察到的可变治疗反应的关键。靶向卵巢癌或子宫内膜癌特有的ERα共因子可能提供新的治疗策略来克服耐药性和操纵细胞命运。定义这些环境特异性网络也有望改善靶向治疗和识别妇科癌症的诊断生物标志物。