溴結(jié)構(gòu)域蛋白2:有望作為治療銀屑病的新靶點(diǎn)

鄒朋,李俊琴,王澤洪,李新華

銀屑病是一種慢性、易復(fù)發(fā)的炎癥性皮膚病,主要特征是免疫細(xì)胞浸潤、表皮過度增生、角質(zhì)形成細(xì)胞異常分化,其發(fā)病機(jī)制尚不明確,但已知與遺傳、環(huán)境、免疫等多種因素密切相關(guān)[1]。目前已證明與銀屑病相關(guān)的基因超過60個(gè),其中大部分參與免疫調(diào)節(jié)和表皮角質(zhì)形成細(xì)胞增殖和分化[2]。然而,銀屑病的特定致病因素和分子機(jī)制仍需要深入研究。現(xiàn)有的銀屑病治療手段主要包括局部治療(如糖皮質(zhì)激素和維生素D3類藥物)、系統(tǒng)性治療(如免疫抑制劑和生物制劑)和光療等,但這些治療手段都存在一些限制和挑戰(zhàn)[3]。例如,糖皮質(zhì)激素和免疫抑制劑等系統(tǒng)性藥物具有明顯的副作用,包括免疫抑制、糖尿病和高血壓等[4]。另外,這些治療手段并不能完全治愈銀屑病,只是緩解癥狀,同時(shí)也存在復(fù)發(fā)和耐藥性等問題。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)基因-溴結(jié)構(gòu)域蛋白2(bromodomain protein 2,BRD2),作為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的新方向,可為銀屑病患者提供更安全、有效且經(jīng)濟(jì)的治療藥物選擇。本文總結(jié)了BRD2的最新研究進(jìn)展,旨在為銀屑病的治療提供新思路。

1 BRD2的概述

1.1BRD2的基本結(jié)構(gòu)和功能 BRD2,又稱RING3或Fsrg1,是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,屬于溴結(jié)構(gòu)域和末端外結(jié)構(gòu)域蛋白家族(bromodomain and extra-terminal,BET)中的一員,其基因位于人類染色體6p21.3,由10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成,編碼一個(gè)包含754個(gè)氨基酸的蛋白[5]。BRD2蛋白由兩個(gè)串聯(lián)在N末端的溴結(jié)構(gòu)域(bromodomain, BD)和一個(gè)C末端外結(jié)構(gòu)域(extra-terminal domain, ET)組成:N末端的BD具有高親和力與乙?；M蛋白H4交互;而C末端的ET結(jié)構(gòu)域與轉(zhuǎn)錄因子等其他蛋白相互作用,在基因表達(dá)的調(diào)控中發(fā)揮重要作用[6]。BRD2表現(xiàn)出高度保守性,在哺乳動(dòng)物物種中具有顯著的同源性,雖其表達(dá)量相對(duì)較低,但在調(diào)控細(xì)胞增殖、神經(jīng)細(xì)胞生長、脂肪生成和細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)等方面都具有重要作用[7]。

1.2BRD2作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的機(jī)制 轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子BRD2可通過BD結(jié)構(gòu)域結(jié)合組蛋白和非組蛋白上的乙?；瘶?biāo)記的染色質(zhì),參與染色質(zhì)重構(gòu)及基因轉(zhuǎn)錄等過程的調(diào)控,并通過組蛋白修飾增強(qiáng)上游啟動(dòng)子功能[8]。此外,BRD2可與其他核蛋白如RNA聚合酶Ⅱ(RNA Pol Ⅱ)和調(diào)控因子相互作用,調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄過程中的多個(gè)階段[9]。BRD2的主要作用是調(diào)控細(xì)胞增殖和分化過程中的多個(gè)信號(hào)途徑,這些信號(hào)途徑在炎癥、腫瘤等細(xì)胞的發(fā)生和生長中起著重要作用[10-11]。最近的研究還發(fā)現(xiàn),BRD2可能介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄重構(gòu)機(jī)制,影響角質(zhì)形成細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞等免疫細(xì)胞的功能,從而參與銀屑病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡和多種癌癥等自身免疫和炎癥性疾病的發(fā)病過程[12]。

2 BRD2在銀屑病中的表達(dá)和調(diào)控

2.1BRD2在銀屑病中的分布和表達(dá)水平 BRD2是一種主要存在于皮膚和其他組織中的絲氨酸-蘇氨酸核轉(zhuǎn)錄因子激酶,主要參與細(xì)胞核中的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)調(diào)控[13]。在銀屑病中,BRD2的高表達(dá)主要集中在角質(zhì)形成細(xì)胞和真皮細(xì)胞的細(xì)胞核中,并且不同臨床類型的銀屑病和不同部位的皮損中BRD2表達(dá)的水平也有所差異。在用高通量互補(bǔ)DNA測(cè)序分析銀屑病皮損和正常皮膚的轉(zhuǎn)錄組差異中發(fā)現(xiàn),在銀屑病患者的皮膚組織中,BRD2表達(dá)水平顯著上調(diào),而且BRD2的表達(dá)與銀屑病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[14-15]。這一發(fā)現(xiàn)說明BRD2在銀屑病中的作用機(jī)制可能更復(fù)雜,需要進(jìn)一步深入研究。此外,多項(xiàng)研究表明,BRD2在銀屑病中參與了炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖、角質(zhì)化等多個(gè)生物學(xué)過程。例如,一項(xiàng)BRD2基因缺陷的小鼠動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),BRD2可以結(jié)合到某些關(guān)鍵炎性細(xì)胞因子基因的啟動(dòng)子區(qū)(例如TNF-α、IL-6等),起到轉(zhuǎn)錄調(diào)控的作用;研究還發(fā)現(xiàn),BRD2基因敲除或藥物抑制會(huì)顯著降低小鼠體內(nèi)IL-6和TNF-α炎性細(xì)胞因子的表達(dá),減輕炎性反應(yīng),明顯緩解了小鼠中因內(nèi)毒素誘導(dǎo)的細(xì)胞因子炎癥反應(yīng)[16]。此外,BRD2也與細(xì)胞周期進(jìn)程密切相關(guān),可增加G1/S過渡期的細(xì)胞周期調(diào)控因子,可能對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞的生存和增殖發(fā)揮一定作用[17]。這些研究成果均表明,BRD2在銀屑病中可能扮演了重要的角色,需要進(jìn)一步挖掘其具體作用機(jī)制,并為銀屑病的治療提供新的治療策略。綜合上述研究,可以看出BRD2在銀屑病中能直接調(diào)控多種炎性細(xì)胞因子基因的表達(dá),對(duì)皮膚內(nèi)的炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖、角質(zhì)化等多種發(fā)病過程起關(guān)鍵作用。進(jìn)一步研究BRD2在發(fā)病中的具體作用機(jī)制,可能對(duì)尋找更有效的銀屑病治療方案有重要意義。

2.2與BRD2相關(guān)的遺傳變異和表觀遺傳修飾 近年來,越來越多的研究表明,基因的多態(tài)性與銀屑病的發(fā)生和發(fā)展有著密切的關(guān)系[18]。BRD2基因多態(tài)性主要分為單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide poly-morphisms, SNP)和串聯(lián)重復(fù)序列多態(tài)性(tandem repeat polymorphism,STR),與自身免疫和炎癥過程密切相關(guān)。其中,SNP是指基因中單個(gè)核苷酸的突變導(dǎo)致的變異,而STR則是指DNA序列中短重復(fù)單元的重復(fù)或缺失所導(dǎo)致的基因組變異。除了遺傳突變,表觀遺傳修飾如甲基化、去甲基化和組蛋白修飾等也可以影響B(tài)RD2基因的表達(dá)和調(diào)控[19]。在銀屑病病變區(qū)域的皮膚組織中發(fā)現(xiàn),BRD2的表達(dá)水平與組蛋白修飾、DNA甲基化等表觀遺傳修飾緊密相關(guān)[20]。這表明,BRD2在皮膚組織中的表達(dá)和調(diào)控受到復(fù)雜而精細(xì)的調(diào)節(jié),其表觀遺傳修飾可能是銀屑病發(fā)病和病情嚴(yán)重的重要因素之一。另外還有研究表明,環(huán)境因素如陽光照射和吸煙等可能會(huì)影響B(tài)RD2的表達(dá)和調(diào)控,與銀屑病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)[21]。

2.3BRD2調(diào)控銀屑病相關(guān)基因的表達(dá) 銀屑病是一種炎癥性皮膚疾病,在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中,涉及到許多炎性細(xì)胞因子如TNF-α、IL-17、IL-23和IL-36等的釋放[22]。這些炎性細(xì)胞因子通過激活相應(yīng)的信號(hào)通路,誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞以及免疫細(xì)胞的異?；罨?從而導(dǎo)致皮膚的病變。Denis等[23]發(fā)現(xiàn)BRD2通過識(shí)別和結(jié)合乙?；M蛋白底物,調(diào)控如IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性因子基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá),從而影響銀屑病中角質(zhì)形成細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。在IL-17A介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中, BRD2能夠介導(dǎo)促炎趨化因子IL-8的產(chǎn)生致使角質(zhì)形成細(xì)胞發(fā)生炎癥反應(yīng),對(duì)疾病炎性介質(zhì)的形成和炎癥反應(yīng)發(fā)揮重要作用[24]。在研究炎癥基因是如何精確調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)時(shí),Choi等[25]發(fā)現(xiàn)BRD2在脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的小鼠原代星形膠質(zhì)細(xì)胞中通過與染色質(zhì)結(jié)合組蛋白修飾調(diào)控纖溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)的啟動(dòng)子,從而調(diào)節(jié)IL-6、IL-1β和TNF-α等促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。

除了炎癥因子,BRD2還調(diào)節(jié)了多個(gè)細(xì)胞增殖和分化的因子。在小鼠T輔助17細(xì)胞(T-helper 17, Th17)分化過程中,BRD2以乙酰化敏感的方式與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator oftranscription 3, STAT3)結(jié)合,并促進(jìn)STAT3募集與干擾素調(diào)節(jié)因子4(interferon regulatory factor 4, IRF4)結(jié)合的活性增強(qiáng)子,在增強(qiáng)Th17細(xì)胞發(fā)育和獲得性免疫所需的遺傳程序中發(fā)揮重要作用[26]。

由此可見,BRD2在銀屑病的病理生理過程中具有多重作用。它參與了皮膚細(xì)胞的增殖、分化和代謝,調(diào)節(jié)了免疫細(xì)胞的活化、分化和移位,介導(dǎo)了炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)等過程。

3 BRD2抑制劑

目前,已經(jīng)開發(fā)了多種BRD2抑制劑,包括小分子化合物、鄰苯二甲酸、環(huán)磷酰胺等。可分為以下4類:①小分子化合物:目前最常用的BRD2抑制劑。包括BET蛋白抑制劑JQ1、I-BET151和GSK525762A等。這些小分子化合物可以通過與BRD2結(jié)合來抑制相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的激活,從而達(dá)到治療或控制疾病的效果[27-28]。例如在小鼠銀屑病樣炎癥模型中,BET抑制劑JQ1通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子視黃酸受體相關(guān)孤兒受體C(RORC)的表達(dá),降低IL-17A/IL-22的表達(dá),從而抑制咪喹莫特(imiquimod,ImQ)誘導(dǎo)的皮膚炎[29]。②siRNA:一種RNA分子,可以特異性地抑制特定基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。研究表明,通過引入特定的BRD2 siRNA來抑制BRD2的表達(dá),可以顯著地降低IL-8、IL-17、TNF-α等炎癥因子的產(chǎn)生,減緩銀屑病等免疫性疾病的發(fā)展和病情的嚴(yán)重性[30]。③BRD2抗體,將其注射到病變部位,可有效減緩皮膚病變程度,改善患者的癥狀。④除了上述抑制劑外,CRISPR/Cas9技術(shù)等也可以進(jìn)一步提高BRD2抑制劑的療效和治療效果[31]。

目前的BRD2抑制劑通過不同的機(jī)制阻斷BRD2的功能,如阻止BRD2與組蛋白修飾相互作用、阻斷其介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活動(dòng)等。在臨床試驗(yàn)方面,BRD2在皮膚病治療中的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段。雖然目前還沒有治療銀屑病的BRD2抑制劑的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)。然而,考慮到BRD2在動(dòng)物模型中顯現(xiàn)出的治療效果,以及其在一些其他疾病(如自身免疫性疾病)的臨床試驗(yàn)中顯示出的良好耐受性,有充分的理由相信BRD2抑制劑可能成為治療銀屑病的潛在候選藥物。

4 小結(jié)和展望

近年來銀屑病患病率逐年上升,全球大約1.25億的人口受影響,僅我國就約有1 000萬患者[32]。銀屑病呈慢性反復(fù)發(fā)作過程,病程長且易復(fù)發(fā),治療難度大?；颊叩钠p不僅瘙癢難忍、容易感染,巨大的心理壓力容易誘發(fā)焦慮、抑郁癥等心理疾病,既給醫(yī)療系統(tǒng)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),也嚴(yán)重影響患者正常生活和心理健康[33]。

以往對(duì)BRD2基因的研究主要集中在,其對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖和分化、炎癥反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)等多重功能的調(diào)控。近來越來越多的研究發(fā)現(xiàn),BRD2還參與了T細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)BRD2基因在銀屑病患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中高表達(dá)[34-35]。此外,在研究銀屑病患者在窄譜中波紫外線(NB-UVB)治療前后外周血T細(xì)胞中基因表達(dá)變化時(shí),發(fā)現(xiàn)BRD2 mRNA表達(dá)存在明顯差異[36]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)溴結(jié)構(gòu)域和末端外域(BET)家族在Th17細(xì)胞的分化與激活過程中起著關(guān)鍵作用。BRD2和BRD4與Th17細(xì)胞中的IL-17基因座具有關(guān)聯(lián),通過溴結(jié)構(gòu)域直接調(diào)節(jié)多種與Th17相關(guān)的效應(yīng)器細(xì)胞因子,如IL-17、IL-21和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF),從而控制Th17細(xì)胞的分化,此外還發(fā)現(xiàn)治療劑量的BET抑制劑在小鼠自身免疫模型中是有效的[37]。由此可見,BRD2參與了銀屑病中多種免疫細(xì)胞和炎癥因子的調(diào)節(jié)。BRD2作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的作用機(jī)制復(fù)雜,具有可塑性,因此對(duì)其調(diào)節(jié)可能為治療銀屑病提供一種更有效的方案。同時(shí),BRD2的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可能涉及各種不同的生物學(xué)過程,如炎癥、自身免疫性疾病等,因此在BRD2靶點(diǎn)治療方面的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究可能會(huì)涉及到很多不同領(lǐng)域的疾病[38-39]。

總的來說,BRD2作為一種潛在的治療靶點(diǎn),其研究具有廣泛的應(yīng)用前景和價(jià)值。未來的研究應(yīng)注重研究BRD2的作用機(jī)制和調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò),深入了解BRD2抑制劑的藥理性質(zhì)和安全性,并進(jìn)一步探索BRD2抑制劑與其他治療方法的聯(lián)合應(yīng)用。這些努力將有助于開發(fā)更有效、更安全的BRD2抑制劑,并為銀屑病等多種免疫相關(guān)性疾病提供新的治療策略。