血液病会议资料(专题报告.397页) .doc
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参见附件(3617kb)。
专题报告
组蛋白乙酰化与白血病
马旭东
福建省漳州市医院(363000)
真核生物细胞中，染色质的基本组成单位核小体,其核心是由146bp DNA围绕一个由组蛋白H2A、H2B、H3、H4各2个分子组成的八聚体所组成。组蛋白是有两个结构域的碱性蛋白，包括一个球形结构域与组蛋白间相互作用及缠绕DNA有关；一个带电荷的氨基末端结构域,此结构像一条"尾巴"暴露在核小体表面，受多种酶催化的翻译后修饰，包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化。近年来提出的"组蛋白密码"学说认为，这些翻译后修饰不仅是改变核小体结构，更重要的是提供了丰富表型遗传学信息的来源，各种不同的组蛋白尾部的修饰，能单独或协同构成特定形式的基因表达的密码。其中组蛋白乙酰化得到较为广泛的研究，组蛋白乙酰化水平由组蛋白乙酰化酶(HAT)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)调节，基因转录激活常与组蛋白高乙酰化相关联，而组蛋白去乙酰化常见基因转录沉默，组蛋白乙酰化异常导致的不正常的基因转录与多种肿瘤的发生、发展有密切的关联，本文就组蛋白乙酰化与白血病的发生、发展及治疗作一综述。
1.HAT
HAT能把乙酰辅酶A上的乙酰基转移到组蛋白氨基末端赖氨酸的ε-氨基，中和组蛋白的正电荷，使组蛋白与带负电荷的DNA磷酸骨架相排斥，染色质结构松散，转录因子、转录复合物、RNA聚合酶更易接近DNA启动子区域，导致基因转录。现在发现至少有5类组蛋白乙酰化酶：1)PCAF/GCN5家族，与酵母HAT的GCN5高度相关。2)P300/CBP家族，转录复合物的辅助激活因子。3)TAFⅡp250家族，基本转录复合物TAFⅡE的重要组成部分。4)SRC/ACTR家族，配体依赖的细胞核受体辅助激活因子。5)MYST家族，包括MOZ、MOF、SAS2、Tip60等。HAT不能直接与DNA结合，但可以被与DNA结合的转录因子募集到启动子的区域。有证据提示组蛋白N-端赖氨酸乙酰化是非随机的，虽然所有的核心组蛋白在体内都能乙酰化，但是H3、H4的乙酰化比H2A、H2B较为广泛和重要，重要的乙酰化位点有H3的Lys9、Lys14，H4的Lys5、Lys8、Lys12、Lys16。HAT与辅助激活因子、辅助抑制因子、其他的HAT组合成不同的蛋白复合物，调节基因的表达。HAT的底物不仅限于与组蛋白，也能对非组蛋白进行调节，特别是各种转录因子如p53、E2F、GATA-1、MyoD、ERα，改变转录因子与DNA的亲和力，影响基因的转录。
2.HDAC
HDACs能水解乙酰化的赖氨酸，使其脱乙酰基，使组蛋白带上正电荷，从而与带负电荷的DNA紧密结合，染色质呈致密的抑制结构，抑制转录。至今为止发现的18种HDAC依据他们与酵母蛋白的同源型可以分为3个家族：1)第Ⅰ类HDAC包括：HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC8，与酵母转录调节因子RPD3同源，除HDAC3能穿梭于细胞浆和细胞核，其他的都在细胞核里。2)第Ⅱ类HDAC包括：HDAC4、HDAC5、HDAC7、HDAC9、HDAC10，与酵母HDA1同源，都能磷酸化依赖的穿梭于细胞浆和细胞核之间。3)第Ⅲ类HDAC包括：SIRT1-7共7种，与酵母SIR2a同源，此类去乙酰化活性是NAD依赖，而前2类HDAC是Zn+依赖性，故对HDAC抑制剂TSA、SAHA不敏感。近年发现的HDAC11，因其与已经发现的HDAC同源性较低，尚未归入上述三类。去乙酰化酶与乙酰化酶一样也存在于复合物之中，如HDAC1和HDAC2是复合物mSin3、复合物Mi2的组成部分，N-CoR和SMRT与复合物mSin3结合以后形成辅助抑制因子，通过组蛋白去乙酰化抑制相关基因的转录，HDAC对转录的调节，不仅仅是通过对组蛋白的去乙酰化实现，也能直接对多种转录因子如p53、GATA-1、TFⅡE、TFⅡF、MyoD、ERα等进行调节，抑制转录因子的转录活性。最近研究发现HDAC6还能对微管和微管蛋白进行去乙酰化修饰，对细胞的有丝分裂进行调节。
3.HAT与白血病
在HAT之中，P300与CBP已经被认为是肿瘤抑制因子，具有CBP基因部分缺失特征的Rubinstein-Taybi综合症有较高发生恶性肿瘤的风险，而P300基因的点突变已经在上皮细胞肿瘤中得到证实。体外试验证明引入野生型的P300能明显的抑制P300缺乏的人类肿瘤细胞的生长，Vivienne氏等试验提示P300与造血干细胞的自我更新密切相关，而CBP则在造血干细胞的正常分化发挥重要作用，而且分别在CBP_/_和p300_/_嵌合子小鼠中监测出造血系统恶性肿瘤。在人类白血病细胞中已经检查到多种涉及P300与CBP的易位基因，相应的融合蛋白在白血病的发病中起着极其重要的作用。
在治疗相关性白血病中，较为常见MLL基因与P300基因、CBP基因易位融合分别形成t(11;22) (q23:q13)，t(11;16)(q23:p13)，编码相应的融合蛋白MLL-P300、MLL-CBP。在正常造血细胞，MLL能在必要时解除PcG蛋白对HOX基因家族的抑制，保持HOX家族的适量表达，但是MLL-CBP融合蛋白通过其CBP部分的HAT活性，使HOX区域异常乙酰化，导致HOX基因过度表达，最终导致白血病发生。MLL-CBP 阳性的试验小鼠发现可以产生MDS并可以演变为粒细胞白血病。MLL-P300致白血病可能也是通过类似的途径。
另外常见易位是MOZ基因与P300基因、CBP基因易位融合分别形成t(8;22)(p11:q13)，t(8;16) (p11:p13)，编码相应的融合蛋白MOZ-P300、MOZ-CBP。MOZ是AML1复合物的组成部分，可以强烈的刺激AML1相关基因的转录，但是在MOZ-CBP融合蛋白中，MOZ缺少转录激活区，但是同时具有MOZ、CBP二个HAT活性区域，使组蛋白异常乙酰化，导致AML1相关基因异常表达。
白血病相关的8号染色体倒位inv(8)(p11:q13)使MOZ基因与TIF2基因相融合，TIF2系核内受体共激活剂P160家族成员，能与P300/CBP相结合，MOZ-TIF2致白血病过程与MOZ-CBP相似。
4.HDAC与白血病
异常募集HDACs导致的相关基因沉默，也是白血病发生的一个重要机制，这已经在急性早幼粒细胞白血病(APL)得到充分的证实。t(15;17)(q22:q21)是APL最常见的染色体易位，编码的融合蛋白PML-RARα能异常募集HDAC抑制RA反应基因的转录，导致髓系细胞成熟障碍。RAR是核内激素受体超家族，与RA的另一受体RXR形成RAR/RXR异二聚体，异二聚体与DNA结合以后能募集转录抑制复合物N-CoR-mSin3-HDAC抑制RA反应基因的转录，生理浓度的RA能使RAR的构象发生改变，辅转录抑制复合物解离，且募集激活辅助蛋白到RAR/RXR异二聚体，激活相关基因的转录。PML-RARα融合蛋白保留了对RA的亲和力，但PML部分相互交联使RARα寡聚化，招募一个以上的N-CoR-mSin3-HDAC复合物 ......
专题报告
组蛋白乙酰化与白血病
马旭东
福建省漳州市医院(363000)
真核生物细胞中，染色质的基本组成单位核小体,其核心是由146bp DNA围绕一个由组蛋白H2A、H2B、H3、H4各2个分子组成的八聚体所组成。组蛋白是有两个结构域的碱性蛋白，包括一个球形结构域与组蛋白间相互作用及缠绕DNA有关；一个带电荷的氨基末端结构域,此结构像一条"尾巴"暴露在核小体表面，受多种酶催化的翻译后修饰，包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化。近年来提出的"组蛋白密码"学说认为，这些翻译后修饰不仅是改变核小体结构，更重要的是提供了丰富表型遗传学信息的来源，各种不同的组蛋白尾部的修饰，能单独或协同构成特定形式的基因表达的密码。其中组蛋白乙酰化得到较为广泛的研究，组蛋白乙酰化水平由组蛋白乙酰化酶(HAT)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)调节，基因转录激活常与组蛋白高乙酰化相关联，而组蛋白去乙酰化常见基因转录沉默，组蛋白乙酰化异常导致的不正常的基因转录与多种肿瘤的发生、发展有密切的关联，本文就组蛋白乙酰化与白血病的发生、发展及治疗作一综述。
1.HAT
HAT能把乙酰辅酶A上的乙酰基转移到组蛋白氨基末端赖氨酸的ε-氨基，中和组蛋白的正电荷，使组蛋白与带负电荷的DNA磷酸骨架相排斥，染色质结构松散，转录因子、转录复合物、RNA聚合酶更易接近DNA启动子区域，导致基因转录。现在发现至少有5类组蛋白乙酰化酶：1)PCAF/GCN5家族，与酵母HAT的GCN5高度相关。2)P300/CBP家族，转录复合物的辅助激活因子。3)TAFⅡp250家族，基本转录复合物TAFⅡE的重要组成部分。4)SRC/ACTR家族，配体依赖的细胞核受体辅助激活因子。5)MYST家族，包括MOZ、MOF、SAS2、Tip60等。HAT不能直接与DNA结合，但可以被与DNA结合的转录因子募集到启动子的区域。有证据提示组蛋白N-端赖氨酸乙酰化是非随机的，虽然所有的核心组蛋白在体内都能乙酰化，但是H3、H4的乙酰化比H2A、H2B较为广泛和重要，重要的乙酰化位点有H3的Lys9、Lys14，H4的Lys5、Lys8、Lys12、Lys16。HAT与辅助激活因子、辅助抑制因子、其他的HAT组合成不同的蛋白复合物，调节基因的表达。HAT的底物不仅限于与组蛋白，也能对非组蛋白进行调节，特别是各种转录因子如p53、E2F、GATA-1、MyoD、ERα，改变转录因子与DNA的亲和力，影响基因的转录。
2.HDAC
HDACs能水解乙酰化的赖氨酸，使其脱乙酰基，使组蛋白带上正电荷，从而与带负电荷的DNA紧密结合，染色质呈致密的抑制结构，抑制转录。至今为止发现的18种HDAC依据他们与酵母蛋白的同源型可以分为3个家族：1)第Ⅰ类HDAC包括：HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC8，与酵母转录调节因子RPD3同源，除HDAC3能穿梭于细胞浆和细胞核，其他的都在细胞核里。2)第Ⅱ类HDAC包括：HDAC4、HDAC5、HDAC7、HDAC9、HDAC10，与酵母HDA1同源，都能磷酸化依赖的穿梭于细胞浆和细胞核之间。3)第Ⅲ类HDAC包括：SIRT1-7共7种，与酵母SIR2a同源，此类去乙酰化活性是NAD依赖，而前2类HDAC是Zn+依赖性，故对HDAC抑制剂TSA、SAHA不敏感。近年发现的HDAC11，因其与已经发现的HDAC同源性较低，尚未归入上述三类。去乙酰化酶与乙酰化酶一样也存在于复合物之中，如HDAC1和HDAC2是复合物mSin3、复合物Mi2的组成部分，N-CoR和SMRT与复合物mSin3结合以后形成辅助抑制因子，通过组蛋白去乙酰化抑制相关基因的转录，HDAC对转录的调节，不仅仅是通过对组蛋白的去乙酰化实现，也能直接对多种转录因子如p53、GATA-1、TFⅡE、TFⅡF、MyoD、ERα等进行调节，抑制转录因子的转录活性。最近研究发现HDAC6还能对微管和微管蛋白进行去乙酰化修饰，对细胞的有丝分裂进行调节。
3.HAT与白血病
在HAT之中，P300与CBP已经被认为是肿瘤抑制因子，具有CBP基因部分缺失特征的Rubinstein-Taybi综合症有较高发生恶性肿瘤的风险，而P300基因的点突变已经在上皮细胞肿瘤中得到证实。体外试验证明引入野生型的P300能明显的抑制P300缺乏的人类肿瘤细胞的生长，Vivienne氏等试验提示P300与造血干细胞的自我更新密切相关，而CBP则在造血干细胞的正常分化发挥重要作用，而且分别在CBP_/_和p300_/_嵌合子小鼠中监测出造血系统恶性肿瘤。在人类白血病细胞中已经检查到多种涉及P300与CBP的易位基因，相应的融合蛋白在白血病的发病中起着极其重要的作用。
在治疗相关性白血病中，较为常见MLL基因与P300基因、CBP基因易位融合分别形成t(11;22) (q23:q13)，t(11;16)(q23:p13)，编码相应的融合蛋白MLL-P300、MLL-CBP。在正常造血细胞，MLL能在必要时解除PcG蛋白对HOX基因家族的抑制，保持HOX家族的适量表达，但是MLL-CBP融合蛋白通过其CBP部分的HAT活性，使HOX区域异常乙酰化，导致HOX基因过度表达，最终导致白血病发生。MLL-CBP 阳性的试验小鼠发现可以产生MDS并可以演变为粒细胞白血病。MLL-P300致白血病可能也是通过类似的途径。
另外常见易位是MOZ基因与P300基因、CBP基因易位融合分别形成t(8;22)(p11:q13)，t(8;16) (p11:p13)，编码相应的融合蛋白MOZ-P300、MOZ-CBP。MOZ是AML1复合物的组成部分，可以强烈的刺激AML1相关基因的转录，但是在MOZ-CBP融合蛋白中，MOZ缺少转录激活区，但是同时具有MOZ、CBP二个HAT活性区域，使组蛋白异常乙酰化，导致AML1相关基因异常表达。
白血病相关的8号染色体倒位inv(8)(p11:q13)使MOZ基因与TIF2基因相融合，TIF2系核内受体共激活剂P160家族成员，能与P300/CBP相结合，MOZ-TIF2致白血病过程与MOZ-CBP相似。
4.HDAC与白血病
异常募集HDACs导致的相关基因沉默，也是白血病发生的一个重要机制，这已经在急性早幼粒细胞白血病(APL)得到充分的证实。t(15;17)(q22:q21)是APL最常见的染色体易位，编码的融合蛋白PML-RARα能异常募集HDAC抑制RA反应基因的转录，导致髓系细胞成熟障碍。RAR是核内激素受体超家族，与RA的另一受体RXR形成RAR/RXR异二聚体，异二聚体与DNA结合以后能募集转录抑制复合物N-CoR-mSin3-HDAC抑制RA反应基因的转录，生理浓度的RA能使RAR的构象发生改变，辅转录抑制复合物解离，且募集激活辅助蛋白到RAR/RXR异二聚体，激活相关基因的转录。PML-RARα融合蛋白保留了对RA的亲和力，但PML部分相互交联使RARα寡聚化，招募一个以上的N-CoR-mSin3-HDAC复合物 ......
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