仝營營 丁文評(píng) 張蓮 金星鏡 陳思宇
上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院腫瘤科,上海 200092
溴結(jié)構(gòu)域蛋白4(Brd4)是溴結(jié)構(gòu)域和超末端結(jié)構(gòu)(bromodomain and extraterminal domain,BET)家族成員,其中含有兩個(gè)溴結(jié)構(gòu)域和一個(gè)超末端結(jié)構(gòu),在整個(gè)細(xì)胞周期中通過溴結(jié)構(gòu)域結(jié)合乙?;慕M蛋白。Brd4通過招募不同的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,如Mediator、正性轉(zhuǎn)錄延伸因子b(positive transcription elongation factor b,P-TEFb)來調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)。其在調(diào)節(jié)細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞周期、炎癥等生物過程中發(fā)揮重要作用。另外,最近的研究表明Brd4的表達(dá)水平失調(diào)或功能紊亂與睪丸核蛋白中線癌(midlinecarcinomawith rearrangement of thenuclear protein in testisgene,NMC)、黑色素瘤、急性髓系白血病、結(jié)腸癌、乳腺癌等的發(fā)生有關(guān),它參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、干細(xì)胞樣轉(zhuǎn)化過程。Brd4 shRNA或BET抑制劑可以誘導(dǎo)上述腫瘤發(fā)生細(xì)胞周期阻滯、凋亡及細(xì)胞分化,顯示出強(qiáng)大的抗腫瘤活性。這些發(fā)現(xiàn)表明,BET蛋白有望成為上述腫瘤甚至其他腫瘤新的治療靶點(diǎn)。本文主要闡述Brd4在不同類型腫瘤生物學(xué)過程中的作用。
溴結(jié)構(gòu)域蛋白(bromodomains protein)存在于很多核調(diào)節(jié)因子中,其序列多變,但都攜帶一個(gè)保守的折疊結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由4個(gè)左手α螺旋(αZ、αA、αB和αC)構(gòu)成[1],可以特異性地識(shí)別ε-N-乙?;嚢彼釟埢?,在招募基因轉(zhuǎn)錄因子等到乙?;娜旧|(zhì)過程中發(fā)揮重要作用[2-3]。Brd功能紊亂與很多疾病的發(fā)生有關(guān),特別是與腫瘤的發(fā)生關(guān)系尤為密切[4]。人體基因組編碼超過50個(gè)溴結(jié)構(gòu)域蛋白,從系統(tǒng)發(fā)生的角度可將這些蛋白分為8個(gè)亞家族。BET是其中的一個(gè)特殊群體,攜帶兩個(gè)串聯(lián)溴結(jié)構(gòu)域(BDⅠ、BDⅡ)和一個(gè)ET結(jié)構(gòu)域[5],主要調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程。黑腹果蠅的Fsh是已知的最古老的BET家族成員[6]。在釀酒酵母中,BET家族有Bdf1和Bdf2兩個(gè)成員。兩者結(jié)構(gòu)相似,其中Bdf1是一種通用轉(zhuǎn)錄因子,介導(dǎo)酵母基因轉(zhuǎn)錄過程。基因分析表明,Bdf1還參與調(diào)控細(xì)胞生長和染色體重塑[7]。如果破壞Bdf1和Bdf2其中之一,并不會(huì)對(duì)酵母產(chǎn)生很大影響,但兩者同時(shí)失去功能則會(huì)使酵母無法生存[8]。
在哺乳動(dòng)物中,BET家族由Brd2、Brd3、Brd4和Brdt四個(gè)成員組成,它們具有相似的結(jié)構(gòu)域。Brd2以前也稱Ring3/frgs1,是一種有激酶活性的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[9-10]。Brd3(也稱為ORFX/fshrg2)和Brdt的報(bào)道較少。有研究表明,在小鼠中,Brdt通過乙?;緩絹碛绊懭旧|(zhì)的構(gòu)型[11]。Brd4,起初被稱為MCAP(mitotic chromosome-associated protein),又被稱為Fshrg4和Hunk1,它是一種特殊的染色體結(jié)合因子,不同于一般的核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,可以在整個(gè)有絲分裂過程中始終結(jié)合到染色體上[12]。正常情況下,Brd4基因有兩種不同的剪切形式,編碼形成不同的亞型——短亞型和長亞型。長亞型Brd4具有2個(gè)BD結(jié)構(gòu)域(BDⅠ、BDⅡ)、1個(gè)ET結(jié)構(gòu)域、1個(gè)富含絲氨酸的SEED結(jié)構(gòu)域和富含脯氨酸的C-末端區(qū);較短的亞型保留具有結(jié)合染色質(zhì)作用的BD結(jié)構(gòu)域,但是缺乏結(jié)合P-TEFb的區(qū)域及富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域[13]。
Brd4可以結(jié)合乙?;M蛋白H3 Lys-14、H4 Lys-5/8/12,并招募其他的染色質(zhì)修飾蛋白,從而誘導(dǎo)細(xì)胞的靶基因活化或抑制[14];還可以結(jié)合乙酰化的非組蛋白,如γ皰疹病毒f73蛋白、NF-κB亞基Rel A等,來調(diào)控DNA復(fù)制、細(xì)胞周期、基因轉(zhuǎn)錄等其他細(xì)胞活動(dòng)[15]。
Brd4可以在細(xì)胞周期的不同時(shí)期發(fā)揮作用,具有復(fù)雜的生長調(diào)節(jié)活性。其表達(dá)水平可以被生長刺激信號(hào)上調(diào)或被生長抑制信號(hào)下調(diào)。在Brd4+/-雜合子細(xì)胞中,組蛋白H3的Lys-14和H4的Lys-12乙?;浇档?,這表明Brd4可能在保持細(xì)胞染色質(zhì)的普遍乙?;癄顟B(tài)方面發(fā)揮作用[16]。
在哺乳動(dòng)物細(xì)胞的有絲分裂期,一些轉(zhuǎn)錄因子和調(diào)節(jié)蛋白從染色體上分離,如Sp1、CBP和一些溴結(jié)構(gòu)域蛋白等,這與該時(shí)期的轉(zhuǎn)錄抑制相吻合。而在分裂期,Brd4仍結(jié)合在染色體上,這是Brd4最顯著的特征。Maruyama等[17]的研究表明,Brd4在整個(gè)細(xì)胞周期均表達(dá),Brd4在G1期表達(dá)下調(diào)有利于細(xì)胞向S期轉(zhuǎn)化。Brd4過表達(dá)可以使正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞發(fā)生G1/S期阻滯。Brd4的BDⅡ結(jié)構(gòu)域,至少有一部分是通過與復(fù)制因子C(replication factor C,RFC)的亞基RFC-140相互作用而抑制RFC的功能,進(jìn)而使細(xì)胞發(fā)生G1/S期阻滯。其中任何一個(gè)的水平或活性異常便可破壞Brd4與RFC之間的平衡狀態(tài),從而影響細(xì)胞周期進(jìn)程。通過微陣列分析發(fā)現(xiàn),與對(duì)照細(xì)胞相比,用Brd4 shRNA敲除Brd4后,細(xì)胞G1期的基因表達(dá)未增加,并且細(xì)胞生長減慢,發(fā)生G1期阻滯。重新表達(dá)Brd4可以挽救這些G1期基因的表達(dá),并使細(xì)胞發(fā)生G1/S期轉(zhuǎn)化。染色質(zhì)免疫共沉淀測序分析表明,Brd4在G0~G1期被招募到G1期基因的啟動(dòng)子上,調(diào)節(jié)這些基因的轉(zhuǎn)錄,從而促使細(xì)胞向G1/S期轉(zhuǎn)化。Brd4主要結(jié)合到含有常染色質(zhì)和較少異染色質(zhì)的區(qū)域,向增生細(xì)胞注射微量的Brd4抗體,會(huì)使細(xì)胞發(fā)生G2/M期阻滯。cyclinB-cdc2復(fù)合物結(jié)合到染色體上,是決定細(xì)胞是否進(jìn)入到M期的關(guān)鍵,Brd4可能通過調(diào)節(jié)cyclinB-cdc2的活性以發(fā)揮其阻滯G2/M期轉(zhuǎn)化的作用[18]。因此,Brd4在調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程中扮演重要的角色。
近年的研究發(fā)現(xiàn),在很多轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中存在Brd4,包括通用輔助因子Mediator和P-TEFb,并且它能夠以不依賴Tat的方式激活HIV的轉(zhuǎn)錄。另外,不同類型的HPV以Brd4作為適配器把病毒基因組錨定在宿主有絲分裂染色體上。Brd4與病毒編碼的E2蛋白相互作用,有利于病毒基因組在有絲分裂過程中的分離。在HPV E2沉默復(fù)合物中也存在Brd4,E2沉默復(fù)合物可以抑制具有拮抗抑癌基因p53和pRB功能的E6、E7的表達(dá)。Brd4基因的活化或抑制轉(zhuǎn)錄的雙重作用表明,Brd4可以招募不同的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子來調(diào)節(jié)啟動(dòng)子的活性。
利用人類細(xì)胞蛋白質(zhì)與小鼠來源的Brd4進(jìn)行免疫共沉淀時(shí),Brd4可以與cyclin T1、CDK9、Mediator相互作用[19]。值得注意的是,Brd4僅存在于含有cyclin T1和CDK9的有活性的P-TEFb復(fù)合物中,而不出現(xiàn)于含有HEXIM1和7SK小核RNA的無活性的P-TEFb復(fù)合物內(nèi)。在正常細(xì)胞中,兩種活性的P-TEFb復(fù)合物等量存在[20]。Brd4與P-TEFb的相互作用提示Brd4可能參與了RNA聚合酶Ⅱ(PolⅡ)介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄。Brd4確實(shí)可以刺激一些基因的表達(dá),如C-Myc和C-Jun,還可以增強(qiáng)CDK9介導(dǎo)的PolⅡ的C-末端結(jié)構(gòu)域(CTD)的磷酸化;去乙酰化酶抑制劑可以使Brd4招募更多有活性的P-TEFb復(fù)合物到啟動(dòng)子附近的乙?;旧|(zhì),來促使PolⅡ介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄[19]。這些研究表明,Brd4在PolⅡ介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄過程中發(fā)揮了多重作用。此外,在有絲分裂過程中,核心組蛋白乙?;潭冉档?,除Brd4、Brd2外,大量的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子被釋放到胞質(zhì)中導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄抑制。然而,在此過程中,有些H4、H3仍保持乙?;臓顟B(tài),這可能與Brd4、Brd2的作用有關(guān),該現(xiàn)象表明溴結(jié)構(gòu)域蛋白可能在向子細(xì)胞傳遞轉(zhuǎn)錄記憶方面發(fā)揮重要作用[12]。
Brd4在不同組織中調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)展和細(xì)胞分化。近年的研究發(fā)現(xiàn),其在細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化和腫瘤的進(jìn)展中也具有重要作用,可能還參與腫瘤細(xì)胞的浸潤和轉(zhuǎn)移等過程。許多血液系統(tǒng)惡性腫瘤,如多發(fā)性骨髓瘤、急性髓系白血病,以及乳腺癌、結(jié)腸癌和肺癌等均與Brd4功能紊亂有關(guān)。
NMC是一種高度侵襲性的鱗狀細(xì)胞癌,以獲得性染色體重排為特點(diǎn),常涉及NUT基因,形成Brd4ˉNUT融合基因,也可以與未知的基因或Brd3形成 NUTˉvariant融合基因[21-22]。大約有 2/3 的NMC患者具有互惠的染色體易位t(15q14,19p13.1),形成 Brd4ˉNUT融合癌基因,其表達(dá)受Brd4的啟動(dòng)子控制。在正常情況下,NUT僅表達(dá)于減數(shù)分裂后的精子細(xì)胞中,是一種無結(jié)構(gòu)的多肽,但是含有兩個(gè)酸性的、潛在的蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域(AD1、AD2)。AD1可以結(jié)合并活化組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶P300(HAT),這導(dǎo)致精子細(xì)胞發(fā)生全局性的組蛋白乙?;S后染色質(zhì)濃縮[23]。在正常細(xì)胞中,NUT蛋白以出核因子CRM1依賴的方式在細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核間穿梭,然而,Brd-NUT融合蛋白在整個(gè)細(xì)胞周期中一直結(jié)合在染色質(zhì)上。由此可見,在NMC中,Brd4、Brd3可能在栓系NUT到染色體方面發(fā)揮作用[24]。
敲除 Brd4ˉNUT 或 Brd3ˉNUT,NMC 細(xì)胞中與鱗狀分化相關(guān)的蛋白增加,如胞質(zhì)角蛋白和外皮蛋白,并且核體積增大、核常染色質(zhì)增多。隨著時(shí)間的延長,這些細(xì)胞停止生長并且分化為圓形的、靜止的鱗狀細(xì)胞[24-25]。敲除BrdˉNUT融合蛋白基因的反應(yīng)表明,Brd-NUT融合蛋白是一種重要的致病因素,它是阻滯腫瘤細(xì)胞分化的作用因子,應(yīng)該突出針對(duì)這些蛋白為治療靶點(diǎn)的重要性。
Brd4-NUT與乙?;娜旧|(zhì)和P300的關(guān)系表明,Brd4-NUT可以改變細(xì)胞全局組蛋白的乙?;癄顟B(tài),但是,它不是增加而是降低組蛋白的乙?;癄顟B(tài),這種改變與很多基因表達(dá)水平降低相關(guān)。因此,提出一個(gè)假設(shè):Brd-NUT隔絕了HAT或者表達(dá)終末鱗狀分化相關(guān)基因所需的其他因子的活性[25]。組蛋白去乙?;敢种苿┗蛘連ET抑制劑,后者可抑制Brd-NUT融合蛋白結(jié)合到染色體,誘導(dǎo)NMC細(xì)胞終末分化。這為對(duì)常規(guī)化療和放療耐藥的NMC靶向治療提供了理論依據(jù)。
急性髓系白血病(acute myelogenous leukemia,AML)是一種干細(xì)胞衍生的造血系統(tǒng)惡性腫瘤,以在骨髓、血液和其他器官中惡性增殖和原始粒細(xì)胞增多為特征。AML在遺傳學(xué)和生物學(xué)水平具有高度異質(zhì)性,是基因和表觀遺傳改變導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的最好例證。2011年,Zuber等[26]通過篩選自定義文庫中243種已知的針對(duì)染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子的shRNA,包括大多數(shù)表觀遺傳標(biāo)記的“writers”、“readers”和“erasers”,發(fā)現(xiàn) Brd4是維持由MLL-AF9和NrasG12D驅(qū)動(dòng)的AML的重要因子。在體內(nèi)外,用shRNA或者小分子BET抑制劑JQ1抑制Brd4具有穩(wěn)定的抗白血病作用,包括終末骨髓分化和白血病干細(xì)胞的消除。最近的研究表明,Myc轉(zhuǎn)錄參與白血病干細(xì)胞的自我更新[27]。shRNA或者JQ1抑制Brd4可導(dǎo)致MLL-AF9/NrasG12D白血病細(xì)胞的Myc mRNA和蛋白水平明顯下降,并且這發(fā)生在巨噬細(xì)胞分化基因(如Cd74)的表達(dá)增加之前。染色質(zhì)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)顯示,Brd4結(jié)合到Myc啟動(dòng)子上游2 kb的位置,JQ1使兩者的結(jié)合消失,這為Brd4調(diào)控Myc的轉(zhuǎn)錄提供了直接證據(jù)。異位表達(dá)Myc cDNA幾乎完全阻止JQ1、Brd4 shRNA誘導(dǎo)的細(xì)胞形態(tài)變化及細(xì)胞周期阻滯。這說明抑制Brd4至少是通過下調(diào)具有促進(jìn)異常自我更新作用的Myc的表達(dá)而發(fā)揮部分作用;然而,異位表達(dá)Myc不能阻止JQ1誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡,說明Brd4還可以通過不依賴Myc的途徑調(diào)節(jié)AML細(xì)胞的生存。
與對(duì)MLL融合的AML細(xì)胞系的作用相似,BET抑制劑也可以誘導(dǎo)不同的非MLL融合的AML細(xì)胞系發(fā)生凋亡及G0/G1期阻滯[28]。Dawson等[29]用三個(gè)獨(dú)立的蛋白質(zhì)組學(xué)方法發(fā)現(xiàn),HL60細(xì)胞中Brd4與一部分野生型NPM1相互作用,發(fā)現(xiàn)在AML患者的腫瘤樣本中部分Brd4與野生型NPM1有共定位。先前已證明突變型NPM1(NPM1c)誘導(dǎo)過量的NPM1到細(xì)胞質(zhì)[30]。但是在NPM1突變的OCI-AML3細(xì)胞中,大多數(shù)的Brd4仍位于細(xì)胞核。因此,Dawson等認(rèn)為,NPM1-Brd4相互作用抑制兩者形成的復(fù)合物中Brd4的轉(zhuǎn)錄活性,位于細(xì)胞質(zhì)的NPM1無法發(fā)揮抑制Brd4的轉(zhuǎn)錄活性,從而導(dǎo)致基因異常表達(dá)。用CRM1抑制劑LMB恢復(fù)NPM1-Brd4的相互作用,可使依賴Brd4的基因表達(dá)下調(diào),如Bcl2和CMyc,該結(jié)果支持上述推理。這些研究闡明了NPM1c AML的發(fā)病機(jī)制,并且為BET抑制劑治療多種AML亞型提供了前期理論依據(jù)。
Brd4是治療血液病的一個(gè)良好靶點(diǎn)。BET抑制劑對(duì)多發(fā)性骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤、伯基特淋巴瘤同樣具有高效的抗腫瘤活性[31-33]。BET抑制劑可下調(diào)一組基因的表達(dá),這些對(duì)BET抑制劑敏感的基因多具有超級(jí)增強(qiáng)子。發(fā)生機(jī)制可能是BET抑制劑干擾了Brd4與腫瘤細(xì)胞中的超級(jí)增強(qiáng)子的結(jié)合,從而抑制了一組基因的轉(zhuǎn)錄,包括Bcl2、C-Myc等,進(jìn)而發(fā)揮其抗腫瘤活性的作用。
乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤之一。Hunter等[34-35]利用遺傳學(xué)、功能基因組學(xué)和全基因組表達(dá)分析的綜合方法,發(fā)現(xiàn)Brd4或Brd4相關(guān)通路可能在小鼠和人類的乳腺癌進(jìn)展中發(fā)揮重要的作用。體外實(shí)驗(yàn)表明活化的Brd4可降低高侵襲小鼠乳腺腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和運(yùn)動(dòng)能力,但不影響其增殖能力。但是,將同樣的腫瘤細(xì)胞種植到裸鼠,表達(dá)Brd4的小鼠則較少發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)移。并且與細(xì)胞實(shí)驗(yàn)不同的是,小鼠腫瘤的體積也較小。研究人員推測,這種活體實(shí)驗(yàn)中腫瘤大小的差異可能反映了Brd4對(duì)腫瘤微環(huán)境的影響力。
為了闡釋Brd4在乳腺癌侵襲易感性方面的作用機(jī)制,有研究[36]采用亞型和結(jié)構(gòu)域分析的方法發(fā)現(xiàn),刪除Brd4的BD不會(huì)對(duì)Brd4促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移的能力產(chǎn)生影響;表達(dá)自然截短的Brd4可恢復(fù)其促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的能力;刪除長亞型Brd4富含脯氨酸的區(qū)域,可誘導(dǎo)細(xì)胞間充質(zhì)樣轉(zhuǎn)化和獲得癌干細(xì)胞樣特性(該變化是由羧基末端的P-TEFb結(jié)合區(qū)域介導(dǎo)的),并且刪除富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域可誘導(dǎo)表達(dá)更差的預(yù)后基因標(biāo)簽,該表達(dá)標(biāo)簽與人類G3級(jí)乳腺癌組織的基因標(biāo)簽重合。同時(shí),長亞型Brd4含有抑制(富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域)和促進(jìn)(P-TEFb結(jié)合區(qū)域)乳腺癌侵襲轉(zhuǎn)移的作用,短亞型Brd4無富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域,只具有促進(jìn)侵襲轉(zhuǎn)移的能力。但是,這些結(jié)構(gòu)域發(fā)揮作用的具體機(jī)制仍需更深入的研究。因此,可以推測短亞型可能與長亞型競爭結(jié)合乙?;慕M蛋白,從而干擾長亞型的功能,乳腺癌的轉(zhuǎn)移易感性取決于兩種亞型的比例。這些結(jié)果表明,Brd4介導(dǎo)的腫瘤轉(zhuǎn)移易感性是促進(jìn)與抑制雙重作用的綜合結(jié)果,進(jìn)一步研究Brd4調(diào)控的靶點(diǎn)有可能揭示乳腺癌上皮發(fā)展及惡性進(jìn)展相關(guān)的重要過程。
Brd4識(shí)別乙酰化的染色質(zhì)并招募不同的因子,作為染色質(zhì)的“適配器”調(diào)控很多基因的表達(dá)。由于其廣泛的生物學(xué)功能,Brd4不僅與上述腫瘤有關(guān),還與很多其他腫瘤密切相關(guān)。在肺癌中,Brd4結(jié)合FOSL1的增強(qiáng)子調(diào)節(jié)FOSL1的表達(dá),F(xiàn)OSL1與JUN家族形成二聚體來調(diào)節(jié)AP-1靶基因的表達(dá)。BET抑制劑可以通過影響Myc轉(zhuǎn)錄過程來抑制惡性血液病細(xì)胞系的周期進(jìn)程。但是,在肺腺癌中,BET通過與FOSL1而非Myc的相互作用來誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯[37]。在人類結(jié)腸癌細(xì)胞系和原發(fā)性腫瘤中,啟動(dòng)子異常的高甲基化導(dǎo)致Brd4表達(dá)下調(diào),重新異位表達(dá)Brd4可以明顯抑制腫瘤生長,這表明Brd4在人類結(jié)腸癌中扮演重要角色。另外,在甲基化狀態(tài)正常的結(jié)腸癌細(xì)胞系中,Brd4水平仍然比正常細(xì)胞低,這說明還有其他機(jī)制調(diào)節(jié)Brd4的表達(dá),如組蛋白乙?;癄顟B(tài)、組蛋白甲基化狀態(tài)[38]。但是,黑色素瘤細(xì)胞系中Brd4擴(kuò)增及表達(dá)水平卻增高,敲除Brd4或BET的小分子抑制劑導(dǎo)致大多數(shù)的黑色素瘤細(xì)胞系發(fā)生G1期阻滯及分化更好的形態(tài)學(xué)改變[39]??傊诓煌?xì)胞中,Brd4調(diào)控的靶基因可能不同,使得其抑制劑在不同腫瘤中發(fā)揮的作用也不同。
近年來,越來越多的學(xué)者開始采用以調(diào)控表觀遺傳和維持腫瘤細(xì)胞特性的轉(zhuǎn)錄過程為靶點(diǎn)的治療策略。BET蛋白是在染色質(zhì)重塑和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮重要作用的表觀遺傳“readers”,隨著對(duì)BET蛋白功能認(rèn)識(shí)的不斷深入,探索靶向抑制Brd展示的抗腫瘤活性正成為研發(fā)抗腫瘤藥物的新途徑。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu),將強(qiáng)效BET抑制劑分為3 類:異惡唑類、酰胺/脲類和 1’2’4-三唑類[40]。IBET-762、JQ1是常見的BET抑制劑,它們抑制BET蛋白與乙?;M蛋白的結(jié)合[41-42]。BET抑制劑已經(jīng)顯示出強(qiáng)大的抗腫瘤活性,I-BET-762治療NMC的Ⅰ期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行(NCT01587703)。研究BET抑制劑,為腫瘤的治療提供了新途徑。以表觀遺傳為基礎(chǔ)來治療腫瘤需解決的一個(gè)重要問題便是藥物的非特異性,盡管BET抑制劑可能具有較高的特異性,但BET蛋白與很多基因調(diào)控過程有關(guān),且具有組織特異性。學(xué)者們可以預(yù)測這些化合物的毒性,但脫靶效應(yīng)的機(jī)制尚未闡明。目前只是初步了解BET靶點(diǎn)的潛在治療價(jià)值。
綜上所述,Brd4異常會(huì)導(dǎo)致很多基因表達(dá)失調(diào),與腫瘤細(xì)胞的分化、增殖、凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移等過程有關(guān),其在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中具有至關(guān)重要的作用。此外,以Brd4為靶點(diǎn)的治療顯示出強(qiáng)大的抗腫瘤活性。然而,關(guān)于Brd4的研究仍然有許多問題亟待解決。雖然研究已經(jīng)證實(shí),許多基因(如CˉMyc、FOSL1等)為Brd4的靶基因,但Brd4有更多的靶基因尚未被發(fā)現(xiàn)。因此,現(xiàn)有的研究結(jié)果還不能完全闡明Brd4在腫瘤進(jìn)展中的全部作用,Brd4的確切作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。但是,相信隨著研究的不斷深入,這些問題終將被解決,Brd4必將成為治療腫瘤的新靶點(diǎn)。
[1]Dhalluin C,Carlson JE,Zeng L,et al.Structure and ligand of a histone acetyltransferase bromodomain[J].Nature,1999,399(6735):491-496.
[2]Mujtaba S,He Y,Zeng L,et al.Structural basis of lysine-acetylated HIV-1 Tat recognition by PCAF bromodomain[J].Mol Cell,2002,9(3):575-586.
[3]Filippakopoulos P,Picaud S,Mangos M,et al.Histone recognition and large-scale structural analysis of the human bromodomain family[J].Cell,2012,149(1):214-231.
[4]Muller S,Filippakopoulos P,Knapp S.Bromodomains as therapeutic targets[J].Expert Rev Mol Med,2011,13:e29.
[5]Florence B,Faller DV.You bet-cha:a novel family of transcriptional regulators[J].Front Biosci,2001,6:D1008-1018.
[6]Digan ME,Haynes SR,Mozer BA,et al.Genetic and molecular analysis of fs(1)h,a maternal effect homeotic gene in Drosophila[J].Dev Biol,1986,114(1):161-169.
[7]Krogan NJ,Keogh MC,Datta N,et al.A Snf2 family ATPase complex required for recruitment of the histone H2A variant Htz1[J].Mol Cell,2003,12(6):1565-1576.
[8]Matangkasombut O,Buratowski RM,Swilling NW,et al.Bromodomain factor 1 corresponds to a missing piece of yeast TFIID[J].Genes Dev,2000,14(8):951-962.
[9]Jiang YW,Veschambre P,Erdjument-Bromage H,et al.Mammalian mediator of transcriptional regulation and its possible role as an end-point of signal transduction pathways[J].Proc Natl Acad Sci USA,1998,95(15):8538-8543.
[10]Denis GV,Vaziri C,Guo N,et al.RING3 kinase transactivates promoters of cell cycle regulatory genes through E2F[J].Cell Growth Differ,2000,11(8):417-424.
[11]Pivot-Pajot C,Caron C,Govin J,et al.Acetylation-dependent chromatin reorganization by BRDT,a testisspecific bromodomain-containing protein[J].Mol Cell Biol,2003,23(15):5354-5365.
[12]Dey A,Chitsaz F,Abbasi A,et al.The double bromodomain protein Brd4 binds to acetylated chromatin during interphase and mitosis[J].Proc Natl Acad Sci USA,2003,100(15):8758-8763.
[13]Bisgrove DA,Mahmoudi T,Henklein P,et al.Conserved P-TEFb-interacting domain of BRD4 inhibits HIV transcription[J].Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(34):13690-13695.
[14]Schnepp RW,Maris JM.Targeting MYCN:a good BET for improving neuroblastoma therapy?[J].Cancer Discov,2013,3(3):255-257.
[15]Tang X,Peng R,Ren Y,et al.BET bromodomain proteins mediate downstream signaling events following growth factor stimulation in human lung fibroblasts and are involved in bleomycin-induced pulmonary fibrosis[J].Mol Pharmacol,2013,83(1):283-293.
[16]Nishiyama A,Dey A,Miyazaki J,et al.Brd4 is required for recovery from antimicrotubule drug-induced mitotic arrest:preservation of acetylated chromatin[J].Mol Biol Cell,2006,17(2):814-823.
[17]Maruyama T,Farina A,Dey A,et al.A mammalian bromodomain protein,Brd4,interacts with replication factor C and inhibits progression to S phase[J].Mol Cell Biol,2002,22(18):6509-6520.
[18]Dey A,Ellenberg J,Farina A,et al.A bromodomain protein,MCAP,associates with mitotic chromosomes and affects G2-to-M transition[J].Mol Cell Biol,2000,20(17):6537-6549.
[19]Jang MK,Mochizuki K,Zhou M,et al.The bromodomain protein Brd4 is a positive regulatory component of P-TEFb and stimulates RNA polymeraseⅡ-dependent transcription[J].Mol Cell,2005,19(4):523-534.
[20]Yang Z,Yik JHN,Chen R,et al.Recruitment of PTEFb for stimulation of transcriptional elongation by the bromodomain protein Brd4[J].Mol Cell,2005,19(4):535-545.
[21]French CA,Miyoshi I,Kubonishi I,et al.BRD4-NUT fusion oncogene:a novel mechanism in aggressive car-cinoma[J].Cancer Res,2003,63(2):304-307.
[22]Thompson-Wicking K,Francis RW,Stirnweiss A,et al.Novel BRD4-NUT fusion isoforms increase the pathogenic complexity in NUT midline carcinoma[J].Oncogene,2013,32(39):4664-4674.
[23]Reynoird N,Schwartz BE,Delvecchio M,et al.Oncogenesis by sequestration of CBP/p300 in transcriptionally inactive hyperacetylated chromatin domains[J].EMBO J,2010,29(17):2943-2952.
[24]French CA,Ramirez CL,Kolmakova J,et al.BRDNUT oncoproteins:a family of closely related nuclear proteins that block epithelial differentiation and maintain the growth of carcinoma cells[J].Oncogene,2008,27(15):2237-2242.
[25]Schwartz BE,Hofer MD,Lemieux ME,et al.Differentiation of NUT midline carcinoma by epigenomic reprogramming[J].Cancer Res,2011,71(7):2686-2696.
[26]Zuber J,Shi J,Wang E,et al.RNAi screen identifies Brd4 as a therapeutic target in acute myeloid leukaemia[J].Nature,2011,478(7370):524-528.
[27]Wong P,Iwasaki M,Somervaille TC,et al.The miR-17-92 microRNA polycistron regulates MLL leukemia stem cell potential by modulating p21 expression[J].Cancer Res,2010,70(9):3833-3842.
[28]Dawson MA,Gudgin EJ,Horton SJ,et al.Recurrent mutations,including NPM1c,activate a BRD4-dependent core transcriptional program in acute myeloid leukemia[J].Leukemia,2014,28(2):311-3120.
[29]Dawson MA,Prinjha RK,Dittmann A,et al.Inhibition of BET recruitment to chromatin as an effective treatment for MLL-fusion leukaemia[J].Nature,2011,478(7370):529-533.
[30]Falini B,Bolli N,Liso A,et al.Altered nucleophosmin transport in acute myeloid leukaemia with mutated NPM1:molecular basis and clinical implications[J].Leukemia,2009,23(10):1731-1743.
[31]Lovén J,Hoke HA,Lin CY,et al.Selective inhibition of tumor oncogenes by disruption of super-enhancers[J].Cell,2013,153(2):320-334.
[32]Mertz JA,Conery AR,Bryant BM,et al.Targeting MYC dependence in cancer by inhibiting BET bromodomains[J].Proc Natl Acad Sci USA,2011,108(40):16669-16674.
[33]Delmore JE,Issa GC,Lemieux ME,et al.BET bromodomain inhibition as a therapeutic strategy to target c-Myc[J].Cell,2011,146(6):904-917.
[34]Crawford NPS,Alsarraj J,Lukes L,et al.Bromodomain 4 activation predicts breast cancer survival[J].Proc Natl Acad Sci USA,2008,105(17):6380-6385.
[35]Crawford NPS,Walker RC,Lukes L,et al.The Diasporin Pathway:a tumor progression-related transcriptional network that predicts breast cancer survival[J].Clin Exp Metastasis,2008,25(4):357-369.
[36]Alsarraj J,Walker RC,Webster JD,et al.Deletion of the proline-rich region of the murine metastasis susceptibility gene Brd4 promotes epithelial-to-mesenchymal transition-and stem cell-like conversion[J].Cancer Res,2011,71(8):3121-3131.
[37]Lockwood WW,Zejnullahu K,Bradner JE,et al.Sensitivity of human lung adenocarcinoma cell lines to targeted inhibition of BET epigenetic signaling proteins[J].Proc Natl Acad Sci USA,2012,109(47):19408-19413.
[38]Rodriguez RM,Huidobro C,Urdinguio RG,et al.Aberrant epigenetic regulation of bromodomain Brd4 in human colon cancer[J].J Mol Med(Berl),2012,90(5):587-595.
[39]Segura MF,Fontanals-Cirera B,Gaziel-Sovran A,et al.BRD4 sustains melanoma proliferation and represents a new target for epigenetic therapy[J].Cancer Res,2013,73(20):6264-6276.
[40]Fedorov O,Lingard H,Wells C,et al.[1,2,4]Triazolo[4,3-a]phthalazines:inhibitors of diverse bromodomains[J].JMed Chem,2014,57(2):462-476.
[41]Wyce A,Ganji G,Smitheman KN,et al.BET inhibition silences expression of MYCN and BCL2 and induces cytotoxicity in neuroblastoma tumor models[J].PloS one,2013,8(8):e72967.
[42]Filippakopoulos P,Qi J,Picaud S,et al.Selective inhibition of BET bromodomains[J].Nature,2010,468(7327):1067-1073.