談?wù)劷M蛋白去乙?；概c腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

趙曉倩

組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases，HDACs）作為催化組蛋白去乙?；饔玫年P(guān)鍵酶類，以其參與腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)增殖與表達(dá)調(diào)控等諸多過程，在腫瘤發(fā)生發(fā)展的表觀遺傳學(xué)研究中日益引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注與重視。HDACs乙酰化不同種類的細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子和蛋白等，抑制多種抑癌蛋白的表達(dá)且與多種癌基因密切關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致細(xì)胞過度增殖和腫瘤發(fā)生。

一、誘導(dǎo)染色質(zhì)重塑，抑制基因轉(zhuǎn)錄

HDACs催化的核心組蛋白N-末端尾部區(qū)域賴氨酸殘基的去乙?；谡T導(dǎo)基因沉默中發(fā)揮重要作用，其通過去乙酰化修飾使組蛋白帶正電荷，從而與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，染色質(zhì)呈致密卷曲的阻抑結(jié)構(gòu)，抑制轉(zhuǎn)錄。研究證實(shí)，t（15;17） （q22;q21）是急性早幼粒細(xì)胞白血?。ˋPL）最常見的染色體易位，編碼的融合蛋白PML-RARα能異常募集HDACs而抑制RA反應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致髓系細(xì)胞成熟障礙。RAR是核內(nèi)激素受體超家族，與RA的另一受體RXR形成RAR/RXR異二聚體，異二聚體與DNA結(jié)合以后能募集轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合物N-CoR-mSin3-HDAC而抑制RA反應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而導(dǎo)致RA反應(yīng)基因發(fā)生沉默。Ⅰ類HDACs中的HDAC1及HDAC2與RbAp48、Sin3A/Sin3B、SAP18 、SAP30共同構(gòu)成Sin3復(fù)合物而發(fā)揮作用，TGF-β/BMP信號(hào)通路基因即以此復(fù)合物作為靶點(diǎn)。BMP信號(hào)系統(tǒng)可致Smad1蛋白發(fā)生磷酸化，在小鼠軟骨細(xì)胞中其促使與Smad4蛋白發(fā)生作用，Sin3復(fù)合物此時(shí)即與Smad蛋白作用而抑制TGF-β/BMP信號(hào)系統(tǒng)中的目的基因。

二、作用于細(xì)胞周期的相關(guān)因子，影響細(xì)胞增殖與分化

腫瘤的發(fā)生通常表現(xiàn)為細(xì)胞周期失去正常的信息調(diào)控而處于紊亂無序的狀態(tài)。在細(xì)胞周期中，細(xì)胞G1期向S期進(jìn)展和G2期進(jìn)入M期是細(xì)胞周期的兩個(gè)限制點(diǎn)（restrict point），腫瘤細(xì)胞的異常增殖的順利進(jìn)行需要以下3個(gè)條件：一是p21WAFI/CIP1 抑制因子（一種重要的細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑CDKI）低水平;二是細(xì)胞周期素（cyclin）及周期蛋白依賴激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）及激酶系列的活性，如CDK2等;三是人類視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤相關(guān)基因（RB）的含量足夠并磷酸化激活，因?yàn)镽B是G1期cyclin/CDK特異性的底物。HDACs可通過影響以上腫瘤細(xì)胞異常增殖的3種作用因子而對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖分化產(chǎn)生重大影響。

1.抑制p21WAFI/CIP1基因表達(dá)，調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖分化。研究發(fā)現(xiàn)Ⅱ類HDACs的重要成員HDAC4在小腸和盲腸增生部位表達(dá)而其分化時(shí)期明顯減少，在體外培養(yǎng)的克隆癌細(xì)胞HCT116中運(yùn)用的SiRNA干擾技術(shù)下調(diào)HDAC4的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其生長(zhǎng)抑制、延緩異種嫁接的腫瘤的生長(zhǎng)而增加P21的轉(zhuǎn)錄。此外，利用免疫共沉淀及序列免疫共沉淀作用分析闡明HDAC4依賴Sp1與P21鄰近啟動(dòng)子結(jié)合，可能直接通過HDAC4-HDAC3-N-COR/SMRT共阻遏復(fù)合物來完成，而HDAC4或SMRT的下調(diào)提高了鄰近的P21啟動(dòng)子基因座的組蛋白H3乙?；?，證實(shí)了HDAC4通過抑制P21的表達(dá)而成為一個(gè)新型的克隆癌細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的調(diào)控因子。此外，依賴SP家族對(duì)P21的負(fù)性調(diào)控作用也有證實(shí)表現(xiàn)在Ⅰ類HDACs（如HDAC1、HDAC2及HDAC3）等的分子生物學(xué)功能中。

2.作用于細(xì)胞周期蛋白及蛋白激酶，影響腫瘤發(fā)生發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細(xì)胞系中SMAR1（一種基質(zhì)相關(guān)蛋白）160-350位點(diǎn)通過募集作用與HDAC1的一種復(fù)合物結(jié)構(gòu)-SIN3及視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤袋蛋白結(jié)合，新形成的復(fù)合物通過對(duì)cyclin D1的啟動(dòng)子上游長(zhǎng)達(dá)5 kb的基因座去乙酰化而發(fā)揮cyclin D1啟動(dòng)子的抑制作用，且發(fā)現(xiàn)在此乳腺癌細(xì)胞系中cyclin D1的高誘導(dǎo)表達(dá)與SMAR1水平的降低有明顯關(guān)聯(lián);而Iguchi等在胰島素瘤細(xì)胞中用染色質(zhì)免疫沉淀法顯示：增長(zhǎng)的sex-determining region Y-box 6（即SOX6）表達(dá)可明顯誘導(dǎo)cyclin D1的啟動(dòng)子的H3與H4的乙?；?，用HDACs抑制劑和免疫共沉淀分析顯示SOX6通過與HDAC1及β-連珠蛋白作用而抑制cyclin D1的活性。說明Ⅰ類HDACs中的重要成員HDAC1在影響腫瘤細(xì)胞周期方面有重要作用。

3.與Rb基因相互作用，影響腫瘤細(xì)胞周期。研究發(fā)現(xiàn)，激活Rb基因蛋白產(chǎn)物視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤相關(guān)基因抑制蛋白（RB）調(diào)介cyclin A、cdc2、拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱα等的啟動(dòng)子的去乙?；癄顟B(tài)，且此去乙?；蕾嘓DACs而發(fā)揮作用，證實(shí)RB不僅與轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合，且通過LXCXE基序與多重共抑制分子（如HDACs）發(fā)生相互作用。

三、作用于細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白，影響細(xì)胞凋亡過程

研究發(fā)現(xiàn)，在Jurkat細(xì)胞（人T細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞）中，Ⅰ類HDACs中的HDAC3作為多種促凋亡基因的核抑制子，其易以一種細(xì)胞和物種非依賴性的方式發(fā)生蛋白水解分裂，此分裂依賴于半胱天冬酶（caspase）且導(dǎo)致HDAC3的C-末端部分的缺失。HDAC3的此種分裂激活了一種靶向于HDAC3的抗凋亡基因-Fas編碼基因的組蛋白乙酰化與轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而通過死亡受體途徑而誘導(dǎo)Jurkat細(xì)胞凋亡。另Zhu等發(fā)現(xiàn)，HDAC2在大部分克隆腫瘤組織與APC抑癌基因不足的小鼠的正常黏膜及腺瘤中高水平表達(dá)，由于在APC缺失的HT-29腫瘤克隆細(xì)胞中，小分子RNA（siRNA）對(duì)高表達(dá)的HDAC2的干擾作用可足夠誘導(dǎo)凋亡，表明此同工酶（HDAC2）在抑制HT-29腫瘤克隆細(xì)胞的凋亡中發(fā)揮特殊作用。

四、聯(lián)合血管生成因子，影響腫瘤組織血管移行與形成

研究發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）在內(nèi)皮細(xì)胞中通過一種VEFG受體2-磷脂酶Cγ-蛋白激酶C（PKC）-蛋白激酶D（PKD）依賴的途徑刺激Ⅱ類HDACs中的HDAC5的磷酸化與核內(nèi)輸出，在PKD依賴的磷酸化中一HDAC5特異性缺失的突變體抑制VEGF介導(dǎo)的NR4A1（一種血管生成中的寡核受體）的表達(dá)、內(nèi)皮細(xì)胞的移行與體外血管的形成。運(yùn)用siRNA技術(shù)沉默HDAC5，發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2（FGF2）與包括Slit2在內(nèi)的血管生長(zhǎng)導(dǎo)向因子的表達(dá)受到明顯抑制，說明HDAC5亦可通過抑制對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的毛細(xì)管式“芽生”起重要作用的血管生成基因（如FGF2與Slit2）發(fā)揮抗血管形成作用。

研究發(fā)現(xiàn)Ⅱ類HDACs中的HDAC7通過PKC/PKD依賴的途徑完成由VEGF介導(dǎo)的磷酸化及核內(nèi)輸出，此種由VEGF介導(dǎo)HDAC7的分子反應(yīng)的信號(hào)通路對(duì)于VEGF誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞的分化與移行是必需的，其通過抑制依賴或不依賴肌細(xì)胞促進(jìn)因子2（MEF2）基因的表達(dá)而調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的功能;除此之外，Ⅱ類中的HDAC4、HDAC5亦可由VEGF介導(dǎo)完成磷酸化，其核內(nèi)輸出過程可不完全依賴于VEGF完成，提示其可能作用于不同的靶點(diǎn)而在VEGF誘導(dǎo)的血管生成過程中發(fā)揮作用。

此外，研究發(fā)現(xiàn)HDACs是S1P（鞘氨醇膦酸酯）在細(xì)胞內(nèi)的直接靶標(biāo)，其最初是一種存在于細(xì)胞核中具有生物活性的脂質(zhì)信使，由2型鞘氨醇激酶（sphK2）產(chǎn)生。SphK2選擇性聚集在編碼細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑p21或轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子c-fos的基因啟動(dòng)子上。S1P通過特異性結(jié)合HDAC1和HDAC2，抑制其活性，進(jìn)而保護(hù)組氨酸末端賴氨酸不被去乙酰化，從而提高組蛋白H3乙酰化的程度，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。