生長抑制因子家族在組蛋白乙?；揎椬饔玫难芯窟M展

【摘要】 生長抑制因子（inhibitor of growth，ING）家族成員是候選的抑癌基因。ING蛋白能夠與組蛋白乙酰基轉移酶、去乙?；傅认嗷ソY合并形成復合物，該類復合物具有識別組蛋白密碼、參與染色體重構、調節特定基因的表達、與p53協同作用、誘導細胞凋亡等作用。本文就生長抑制因子家族參與組蛋白修飾的作用做一綜述。

【關鍵詞】 生長抑制因子； 組蛋白乙?；D移酶； 組蛋白去乙?；?/p>

生長抑制因子（inhibitor of growth，ING）家族成員是一組重要的候選腫瘤抑制因子，包含5個成員：ING1～ING5。生長抑制因子家族蛋白的C端具有鋅指結構的高度保守的植物同源結構域（plant homedomain，PHD）和核定位信號區（nuclear localization signal，NLS）。PHD-finger結構域在核小體組蛋白的甲基化、乙?；?、磷酸化等修飾的過程中起到了橋梁的作用。同時與不同的機體生理過程密切相關，如生長調節、細胞成熟、DNA修復、致瘤性轉化和凋亡等[1]。雖然生長抑制因子家族被定義為候選抑癌基因家族已經有十幾年，但是最近有研究表明它們不僅有癌基因或抑癌基因的作用，而且可以通過與有些蛋白如H3K4me3或者組蛋白乙?；D移酶相互作用來影響基因的轉錄與翻譯[2]。最近越來越多的證據顯示生長抑制因子家族大多與組蛋白乙?；笜嫵蓮秃象w，可識別組蛋白密碼，繼而影響組蛋白乙?；瘉碚{節一些癌基因或抑癌基因的表達[3]，從而對腫瘤的發生發展密切相關。

組蛋白乙?；墙獬诵◇w抑制作用的主要機制，受組蛋白乙?；D移酶（histone acetyltransferases，HATs）和組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases，HDACs）的調控。HAT包括核內的A型與胞質的B型，其中A型包括酵母菌的GCN5、脊椎動物的p300/CBP、P/CAF（p300/CBP相關因子）、TAFl1 250、HBO1、SRC-1（steroid receptor coactivator-1）、MYST家族（包括人單核細胞性白血病鋅指蛋白MOZ，單核細胞性白血病鋅指蛋白相關因子MORF）、hTFⅢC90、p160蛋白家族（NCOA1-3）、Tat相互作用蛋白（Tip60）等。目前已知的B型HATs有酵母菌的HAT1和HAT2。而HDACs則分成四類Ⅰ類包括HDAC1、2、3、8；Ⅱ類包括HDAC4、5、6、7、9、10；Ⅲ類HDAC即沉默信息調節因子2（Sir2）-相關酶類；IV類是HDAC11[4]。HATs能把乙酰輔酶A的乙?；D移到組蛋白N端特定賴氨酸殘基的一個氨基上，中和它所帶的正電荷，增加其疏水性，降低組蛋白與DNA的親和性，使染色質疏松，轉錄因子易于結合DNA鏈，故組蛋白高乙?；欣诨蜣D錄[5]。HDACs能水解乙?；嚢彼?，使其脫乙酰基，恢復所帶的正電荷，因此與帶負電荷的DNA緊密結合，抑制基因轉錄，組蛋白去乙酰化常使染色質失去轉錄活性[6]。組蛋白乙?；腿ヒ阴；Ш馀c腫瘤發生發展密切相關，ING家族因其獨特的作用而影響到其在腫瘤發生發展中的作用?，F對生長抑制因子家族成員參與組蛋白乙?；揎椀淖饔米鲆豢偨Y。

1 生長抑制因子家族參與組蛋白去乙?；饔?/p>

許多研究顯示各種HDACs的生物功能是必要且不同的。HDACs底物包括參與基因調控、細胞周期演進和細胞死亡的組蛋白以及非組蛋白，HDACs不直接結合DNA，而是通過參與構成多種蛋白復合物與DNA作用，其中ING家族發揮了重要的作用[3]。

有研究報道，Sap30與ING1相結合可能是HDAC1的靶點，它們將HDAC1募集形成ING1-Sap30-HDAC1復合物，而該復合物的存在會降低其作用位點的組蛋白乙?；乃絒6]。ING1分子中的PHD結構域讓其可以與特定修飾的組蛋白相互作用是這一分子模式發揮作用的基礎。有研究表明ING1的主要存在形式是構成mSin3-HDAC復合物的一部分[6]。在實驗中ING1-mSin3-HDAC復合物通常有四種作用，一是重建異染色質臂間的區域，二是促進DNA甲基化，三是促進組蛋白的去乙?；氖谴龠MH3K9組蛋白的甲基化，同時該復合物也是轉錄抑制的標志物[7]。此外，ING1能夠識別修飾過的組蛋白殘基如H3K4me3與H3K9me3，ING1還有募集其他組蛋白或修飾基因的能力，但這需要依賴像轉錄因子這樣的復合物或者局部水平的組蛋白密碼、DNA甲基化和染色質結構來完成募集及修飾的能力。因此，ING1有活化與抑制靶基因的雙重作用。

有實驗證明人體中ING2蛋白與多肽類相互作用，這個多肽與在哺乳動物中發現的Sin3-HDAC復合物非常相似，包括染色體結構域（chromodomain-containing）RBP1及其同源蛋白[2]。ING2是mSin3A-HDAC復合物中的組成部分，mSin3A-HDAC復合物中包含了BRMS1（breast cancer metastasis suppressor-1）蛋白。BRMS1抑制了多種人類及鼠類的癌癥細胞的轉移，并且在mSin3 HDAC復合物中發現它與RBP1相互作用[8]。故推測ING2可以在mSin3A HDAC復合物中通過與RBP1之間的作用進而影響BRMS1的功能。除此之外，ING2-HDAC1-mSin3A復合物在體外通過加強MMP13的表達來增加癌細胞的侵襲能力。由于MMP13可以降解基底膜[9]與細胞外基質[10]，故其在癌細胞侵襲過程中扮演了重要的角色，除此之外，以 siRNA下調 ING2能夠抑制MMP13的表達。因為HDAC-mSin3A復合物主要抑制基因的轉錄，所以MMP13的誘導形成可能是該復合物間接作用的結果。然而，ING2可能通過與SIRT1作用間接抑制HDAC-mSin3A的活性，對于此，另一種解釋ING1和ING2蛋白募集SIRT1，并且SIRT1抑制了RBP1-相關的mSin3A-HDAC1轉錄抑制活性[11]。ING2可能將RBP1-mSin3A-HDAC復合物與MMP13啟動子相結合，并募集SIRT1抑制RBP1-相關mSin3A-HDAC轉錄抑制活性，進而上調MMP13。這個結果意味著ING2在癌癥進程中起推進作用。

2 生長抑制因子家族參與組蛋白乙?；饔?/p>

組蛋白乙酰化與轉錄活性有密切關系：高乙?；M蛋白特異地聚集于活性染色質功能區；低乙?；M蛋白聚集在無轉錄活性的非功能區。體外將核心顆粒中H2A·H2B 二聚體乙酰化[12]或（H3·H4）2四聚體乙?；痆13]后，組蛋白對轉錄的抑制作用大大減弱，RNA合成效率提高。

ING3是NuA4-Tip60 HAT復合物的一員，該復合物可將H4和H2AN端的組蛋白乙?；?，并同其他生長抑制因子家族成員一樣與H3K4me3結合[2-14]。由于組蛋白乙?；虷3K4me3與轉錄的啟動相關聯，所以ING3可能是轉錄的活化因子。除此之外，Tip60及其相關的蛋白是轉錄因子p53、NF-κB、Myc、E2F1發揮作用的輔因子[15]，并且在核受體依賴的轉錄活性調節、細胞內DNA損傷、細胞凋亡和腫瘤轉移中發揮著作用[14-16]。筆者猜測ING3在上述過程中同樣扮演了重要的角色，但其如何通過復合物的形式在轉錄和抑癌的過程中發揮的作用還需要進一步的研究。

ING4被提出作為腫瘤抑制物是因為在人類癌癥中ING4表達降低，并且隨不同癌癥ING4的基因有突變的現象。ING4乙酰化復合物包括HBO1[17]。HBO1是HAT酶MYST家族中的一員，在人類和蠅類中高度保守，它在DNA復制和轉錄的過程中發揮了重要的作用[18]，同時HBO1所形成的HBO1-JADE-ING4-HEAF6四聚物在高等真核生物中組蛋白H4乙酰化的過程中是必不可少的成分，且在體外實驗中，JADE1的過度表達增加了組蛋白H4的乙酰化水平[19]。ING4-HBO1復合物使組蛋白H4K16乙?；鳷ip60-ING3復合物并不會使該組蛋白殘基乙酰化，這意味著每一個生長抑制因子家族成員在轉錄調節的過程中通過擁有不同的組蛋白密碼來發揮不同的精細調節作用。但是ING4需要經過正常的S期使體內大部分組蛋白H4乙酰化才可與HBO1-HAT相結合。生物化學分析得出ING4與甲基化的組蛋白H3相互作用[20]，與此同時ING4也與HB01-JADE-hEAF6組蛋白乙酰基轉移酶相互作用[2]。上述四聚體復合物中起到了活化作用，但同時也具有類似p53的作用，可以下調HBO1-HAT復合物的活性，這就需要進一步的分子和遺傳學的研究來解釋這一矛盾。

有兩種不同的HAT復合物包含ING5，一種復合物是ING5-MOZ/MORF-EAF6與BRPF相互作用從而結合于組蛋白H3[2]。BRPF蛋白是ING5-MOZ/MORF-EAF6四聚體之間作用的橋梁，但是由于ING5的存在會增加EAF6與BRPF之間的親和力，使得BRPF不僅擁有促進核內組蛋白H3乙酰化的能力，同時還能夠促進處于游離體的H3與H4乙?；@樣的組蛋白異常乙?；赡軙е掳籽〉陌l生。另一種是通過ING5、HBO1和JADE相互作用結合于組蛋白H4，與ING4相似[2]；HBO1-JADE-ING5 HAT復合物與MCM復合物相互作用的期間發揮著重要的作用，MCM復合物是組成DNA復制前體復合物的重要部分，在DNA的復制過程中發揮了重要的作用。然而將MCM復合物組裝到的染色質發揮作用需要HBO1的存在，這是DNA復制前體復合物組裝和DNA復制標志形成的關鍵步驟。據此，筆者推斷ING5可能通過促進DNA的復制來達到致癌的作用。綜上所述，ING5在癌癥過程中的雙面作用及機制還需要進一步的證實。

3 結語

腫瘤的發生是一個復雜的、多階段、多步驟的過程，眾多的癌基因和抑癌基因參與了腫瘤發生過程，其間涉及復雜的分子調控機制，其中可逆性的組蛋白乙?；胶饩S持染色質結構、調節基因表達和細胞增殖分化的能力正受到越來越多的重視。對染色質結構進行修飾已成為腫瘤治療的一種新思路。已經有大量的文獻明確了生長抑制因子與組蛋白乙?；杆纬傻膹秃衔飳δ承╊愋偷陌┌Y的作用，利用這些作用作為進行基因治療的理論基礎已顯示出了極為誘人的前景，與傳統化療藥相比有著巨大的優勢。如能進一步闡明生長抑制因子、組蛋白乙?；c癌癥三者之間的作用關系，將為有效治療腫瘤提供新的靶點。

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（收稿日期：2013-01-23） （本文編輯：連勝利）