常染色質組蛋白甲基轉移酶-1的研究進展

劉慧婷，胡金龍

（中國醫(yī)科大學，遼寧沈陽 110001）

EHMT1（euchromatic histone methyltransferase 1）又可寫作 GLP（G9a-like protein），是一種組蛋白甲基轉移酶[1]，其是Ogawa等在2002年對成骨細胞的研究過程中發(fā)現(xiàn)的[2]。EHMT1的主要作用是對常染色質的H3K9進行甲基化，進而抑制基因的轉錄[3]。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，EHMT1在細胞周期的調控和Kleefstra綜合征、腫瘤等疾病的發(fā)生中也有一定的作用。本文將對EHMT1的結構、作用及機制等進行總結，并對其研究前景作簡要介紹。

1 EHMT1的結構

EHMT1的分子量為138 kD，由1 296個氨基酸構成，其結構的主要部分是SET結構域和錨定重復序列。除此之外，其還含有其他結構域，如MAb抗原決定序列和ED序列等。

1.1 EHMT1的SET結構域

同其他組蛋白甲基轉移酶一樣，EHMT1中也含有SET結構域[4]。EHMT1的SET結構域存在于碳端，由核心SET結構域、pre-SET和post-SET結構域組成。其中，核心SET結構域的結構高度保守且獨特，是由很多β螺旋、3個不連續(xù)片層及一個袢形結構組成的結狀的三級結構，其緊挨甲基供體活性中心和多肽結合溝，使蛋白底物結合于此[5]。SET結構域的主要功能是對H3K9產生甲基化作用，同時在G9a/GLP二聚體的形成過程中起到一定的作用[6]。在核心SET結構域的周圍，包繞著post-SET和pre-SET結構域。其中pre-SET序列主要起到穩(wěn)定蛋白結構的作用，而post-SET結構域則能夠參與活性中心的構成。

1.2 EHMT1的錨定重復序列

存在于氮端的錨定重復序列是EHMT1的另一個重要的組成部分。每個錨定重復序列在空間都呈螺旋-轉角-螺旋-β-轉角結構，6個錨定重復序列組成1個蛋白核心。錨定重復序列的主要作用是與一、二甲基化的H3K9結合，然后利用同已經(jīng)發(fā)生甲基化的組蛋白的相互反應調控基因的表達[7]。

2 EHMT1的作用及機制

EHNT1作為組蛋白甲基轉移酶家族中的一員，最主要的作用就是對常染色質中的H3K9進行一、二甲基化，激活一系列的下游反應，并產生相應的生理功能。而且多數(shù)情況下EHMT1會首先同G9a形成異源二聚體，再進行下一步的組蛋白甲基化。根據(jù)其作用靶點和產生效應的不同，EHMT1的作用及機制略有差別。

2.1 EHMT1在基因活性調節(jié)方面的作用

很多時候，基因的轉錄活性并不受DNA甲基化的影響，而由染色質的不同狀態(tài)決定[8]。被甲基化的組蛋白可使DNA更緊密地盤繞在其周圍，讓染色質結構更致密，導致其上所具有的基因的轉錄活性下降[9]。Tachibana等[10]用敲除了EHMT1編碼基因的胚胎干細胞系進行試驗，其中Mage-a和Wfdc15a基因過表達。該實驗證明了EHMT1對某些基因具有轉錄抑制作用；而Fritsch在其近期的實驗中闡明，EHMT1在對組蛋白進行甲基化的同時，也會對相關基因的啟動子進行甲基化以讓其失活，從染色質結構和基因本身結構兩方面導致基因轉錄活性的下降。

2.2 EHMT1在細胞周期調控中的作用

EHMT1在細胞周期調控過程中的作用主要是通過參與E2F-6復合體形成而發(fā)揮的。在體內，當E2F-和Myc-兩個基因的活性被抑制時，細胞便會脫離G1期，停留在G0期。而一甲基化的E2F-6復合體E2F6.com-1恰可以對這兩種基因進行沉默，從而發(fā)揮抑制細胞周期調控的作用。

2.3 EHMT1與腫瘤形成

近期的研究發(fā)現(xiàn)，G9a/EHMT1復合體可以影響p53基因的活性。G9a/EHMT1復合體可以使p53基因C端的K373發(fā)生二甲基化，從而抑制p53基因的表達，說明EHMT1具有促癌的作用[11]。

在Mage-a腫瘤干細胞系中，EHMT1/G9a復合體所介導的H3K9me2具有抑制其抗原基因表達的作用[12]。由于腫瘤細胞的表面抗原是目前臨床癌癥治療藥物的主要作用靶點之一[13]，因而推測EHMT1/G9a復合體可能與癌細胞逃避免疫系統(tǒng)監(jiān)控及藥物作用關系密切。

在Cebrian等對乳腺癌的發(fā)病機制進行大樣本研究之后發(fā)現(xiàn)，12種基因的變異體可能同乳腺癌發(fā)病的風險有關。例如：EHMT1-g-9441a的a-等位基因同低乳腺癌發(fā)病幾率有關。

3 EHMT1的缺失及其影響

EHMT1是人體中重要的組蛋白甲基化轉移酶之一，該酶的缺失將對機體造成巨大的傷害，甚至是致死性的打擊。

3.1 編碼基因的破壞導致EHMT1的缺失

編碼EHMT1的基因位于第9號染色體[14]，當9號染色體發(fā)生平衡易位或該基因本身發(fā)生突變時，都會導致其產生破壞，進而引起稱為9q亞端粒缺失綜合征又叫Kleefstra綜合征的疾病[15]。

該病患者多為青年，具有面部扁平、連眉、鼻孔外翻、下肢外翻、巨舌等外觀特征?；颊咴谟啄陼r期多會有智力發(fā)育緩慢、語言障礙、肌張力低等表現(xiàn)，且多患有嚴重的先天性心臟?。辉?0歲以后，該病的患者多有睡眠障礙，且伴情緒淡漠[16]；對于該病的誘因及治療方法目前尚未有文獻報道。

3.2 EHMT1的缺失對認知能力及環(huán)境適應能力的影響

Schaefer等[17]通過對敲除了EHMT1及G9a編碼基因的小鼠進行研究后發(fā)現(xiàn)，EHMT1和G9a缺失造成細胞內的H3K9methyl-2減少，使得小鼠體內包括可引起智力發(fā)育遲緩的Dach2在內的多種基因發(fā)生過表達。另外，EHMT1缺失的小鼠會對環(huán)境的改變表現(xiàn)淡漠，同時學習認知和記憶能力急劇下降，也會產生肥胖等癥狀。

3.3 EHMT1的缺失對胚胎發(fā)育的影響

Tachibana等[10]在對小鼠胚胎進行研究過程中發(fā)現(xiàn)，EHMT1同G9a一樣能夠參與桑椹胚的形成。他們以敲除了EHMT1的小鼠胚胎作為研究對象，證明當EHMT1缺乏時，胚胎會在E9.5期以后死亡。雖然產生該變化的機制尚不明確，但可以肯定EHMT1缺失可以導致胚胎不能完成發(fā)育而死亡。

4 展望

由于EHMT1是組蛋白甲基化轉移酶G9a在人體內唯一的相關蛋白，且二者氨基酸序列和空間結構的相似度很高，因而在以后的研究中，應該可以發(fā)現(xiàn)EHMT1同G9a共有的功能。

雖然目前已有部分研究指出EHMT1與腫瘤的形成和發(fā)展有一定的關聯(lián)，但并沒有文獻對其具體機制進行闡述，因而EHMT1與腫瘤的行程應該會成為今后的研究熱點。

由于EHMT1的編碼基因的缺失會造成Kleefstra綜合征等一系列疾病的發(fā)生，因此EHMT1在今后將會在此類疾病的早診早治中發(fā)揮一定作用。

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