白血病发生、发展和治疗中辅助激活因子和辅助抑制因子对基因转录的调控作用

白血病发生、发展和治疗中辅助激活因子和辅助抑制因子对基因转录的调控作

用

核心组蛋白富含赖氨酸和精氨酸等带正电荷的碱性氨基酸，与DNA具有高度亲和力。DNA环绕由4对核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4所组成的“八聚体”核心外约1.8周，并由连接区DNA和一个分子的H1组蛋白两两连接成“串珠状”，构成染色体的基本单位核小体。这种结构由于DNA和组蛋白结合紧密，阻碍了基本转录单位蛋白复合体进入启动子结合位点，导致转录抑制。组蛋白氨基末段从核小体核心伸出，其特定部位ε-N-赖氨酸的乙酰化中和其正电荷，减弱了核小体中碱性蛋白与DNA的静电吸引力，并降低了相邻核小体之间的聚集，增加转录因子的进入，从而促进基因的转录［1］。

早在30年前，人们就认识到核心组蛋白乙酰化和去乙酰化状态与基因的转录调控相关。但乙酰化和去乙酰化是如何定位于特异基因或染色体区的？组蛋白乙酰化和去乙酰化调节基因活性状态与疾病的关系如何？如何通过改变组蛋白乙酰化状态，特异性地开启和关闭特定基因而达到疾病的治疗目的？诸如此类问题一直是分子生物学家和医疗工作者关注的焦点。

在对酵母的研究中发现，能结合转录因子的上游DNA调节序列位点暴露在核小体外，并由特殊的蛋白维持此种状态，而转录起始位点（包括TATA盒）DNA序列包被在核小体内［2，3］。近年来，通过对癌基因蛋白E1A和核受体等的研究发现，在细胞内存在着能与核受体（如甾体类激素受体、甲状腺激素受受体及维甲酸受体）、转录因子（如STAT、AP1、Myb、Smads、体、维生素D

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NF-κB等）、癌蛋白（如c-jun、c-fos、c-Myb、E1A、SV40大T细胞抗原、Tax等）及抑癌蛋白（如P53、Rb等）相互作用并分别募集(recruit)组蛋白乙酰转移酶（HAT）和组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）的两类蛋白复合物，分别被称为辅助激活因子（CoA）和辅助抑制因子（CoR）。同时，CoA还可以募集TBP和RNA聚合酶Ⅱ等基本转录复合物到转录起始点启动转录。特异性转录因子能与其相应的调控元件结合，通过CoA和CoR分别募集HAT和HDAC调节基因的表达［4-17］。此种转录调控的失常与白血病等恶性疾病的发生和发展密切相关。

1 CoA的组成和功能

CoA为一组能与活化的转录因子结合，通过组蛋白乙酰化和募集基本转录复合物而激活特异性基因表达的蛋白复合物。其主要组分有CREB结合蛋白(CBP)，腺病毒E1A相关蛋白P300(P300)，P300/CBP相关因子(P/CAF)，

P300/CBP相互作用蛋白(P/CIP)，核受体辅助激活因子1(NcoA-1)，核受体辅助

激活因子2(NcoA-2)。

因CBP和P300同源，通常统称为P300/CBP；P/CIP与NcoA-1及NcoA-2同源，又被总称为NcoA或 p160辅助激活因子。目前该家族成员数量还在继续增加［4-9］。

现已证实，CoA可与具有激活活性的特异性转录因子形成复合物，且

P300/CBP可与基本转录复合物中TBP相互作用，同时P300、CBP、P／CAF、

P/CIP及TAFⅡ250等均具有内在的HAT活性,其中仅P300、CBP和P/CIP可对单个核小体有乙酰化作用。当特异性转录因子被激活并与其识别的特定DNA序列结合后，即可募集CoA，通过CoA使其调控基因区的核小体组蛋白乙酰化，同时募集基本转录复合物到转录起始区，从而使特定基因表达［4-12］。

CoA的组成及其酶活性具有特异性，不同转录因子所募集的CoA的组成和结构不完全相同［11，12］。各种CoA间部分功能有所重叠，但各自也有其特异性功能，不能完全相互替代［13，14］。此外，细胞周期阻滞及细胞凋亡与P300和CBP 均相关，但细胞分化只与P300有关而与CBP无关［13，14］。

由于CoA与多种特异性转录因子相互作用，将不同转录因子调控相互联系，形成一个网络结构，在此网络中，各种成分共用、相互竞争，使外来信号在转录水平相互交流，从而达到细胞中转录调控的协同和准确［5］。

2 CoR的组成和功能

CoR能与特异性转录因子结合，通过募集HDAC使核心组蛋白去乙酰化而抑制特异性基因的转录表达。CoR的主要组分有NcoR、SMRT、Sin3、HDACs。

NcoR、SMRT和Sin3(mSin3A/mSin3B)的复合物与核受体、Mad/Max等转录因子结合，并且通过Sin3募集HDACs到特定基因的调控区，通过组蛋白去乙酰化而发挥抑制作用［15-22］。另外，在细胞中SMRT还有剪接体TRAC1/2(thyroid and retinoid receptor associated corepressor)发挥同样作用［17］。目前发现6种HDAC即HDAC1～HDAC6，常以mSin3-HDAC或NuRD复合物的形式存在而发挥作用,且其去乙酰化酶活性没有底物特异性［18-22］。染色质免疫沉淀实验表明，HDACs可使其定位局部区周围1～2个相邻核小体低乙酰化［21，23］。Rb抑癌蛋白通过与细胞周期转录因子E2F相互作用抑制E2F靶基因的表达，目前发现其部分功能也是通过CoR所介导的［23］。甲基化DNA的基因抑制作用是通过甲基-CpG-结合蛋白(methyl-CpG-binding proteins, MeCP1, MeCP2)所介导，现已证实这种抑制也是通过募集HDACs而实施的［24］。

3 CoA和CoR与急性白血病

3.1 急性早幼粒细胞白血病（APL）：

APL具有定位在17号染色体上的RARα的异常重组，95%以上APL患者具有t(15;17)，表达PML-RARα融合蛋白。少数变异型APL患者具有t(11;17)或t(5;17)，分别表达PLZF-RARα、NuMA-RARα或NPM-RARα融合蛋白。这些融合蛋白干扰正常维甲酸的信号传导和以“显性负”(dominant negative)的方式抑制野生型PML、PLZF、NuMA、NPM和RARα的功能。全反式维甲酸（ATRA）可诱导具有PML-RARα和NPM-RARα融合蛋白的APL细胞向成熟分化，使85%～95%的患者完全缓解，但对具有PLZF-RARα融合蛋白的APL细胞无作用。