【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?；D(zhuǎn)移酶、去乙?；傅认嗷ソY(jié)合并形成復(fù)合物，該類復(fù)合物具有識別組蛋白密碼、參與染色體重構(gòu)、調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)、與p53協(xié)同作用、誘導(dǎo)細(xì)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(guān)鍵詞】 生長抑制因子； 組蛋白乙?；D(zhuǎn)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～I(xiàn)NG5。生長抑制因子家族蛋白的C端具有鋅指結(jié)構(gòu)的高度保守的植物同源結(jié)構(gòu)域（plant homedomain，PHD）和核定位信號區(qū)（nuclear localization signal，NLS）。PHD-finger結(jié)構(gòu)域在核小體組蛋白的甲基化、乙酰化、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(jī)體生理過程密切相關(guān)，如生長調(diào)節(jié)、細(xì)胞成熟、DNA修復(fù)、致瘤性轉(zhuǎn)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(jīng)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(zhuǎn)移酶相互作用來影響基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯[2]。最近越來越多的證據(jù)顯示生長抑制因子家族大多與組蛋白乙?；笜?gòu)成復(fù)合體，可識別組蛋白密碼，繼而影響組蛋白乙?；瘉碚{(diào)節(jié)一些癌基因或抑癌基因的表達(dá)[3]，從而對腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

組蛋白乙?；墙獬诵◇w抑制作用的主要機(jī)制，受組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶（histone acetyltransferases，HATs）和組蛋白去乙?；福╤istone deacetylases，HDACs）的調(diào)控。HAT包括核內(nèi)的A型與胞質(zhì)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(guān)因子）、TAFl1 250、HBO1、SRC-1（steroid receptor coactivator-1）、MYST家族（包括人單核細(xì)胞性白血病鋅指蛋白MOZ，單核細(xì)胞性白血病鋅指蛋白相關(guān)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(diào)節(jié)因子2（Sir2）-相關(guān)酶類；IV類是HDAC11[4]。HATs能把乙酰輔酶A的乙?；D(zhuǎn)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(zhì)疏松，轉(zhuǎn)錄因子易于結(jié)合DNA鏈，故組蛋白高乙?；欣诨蜣D(zhuǎn)錄[5]。HDACs能水解乙?；嚢彼幔蛊涿撘阴；謴?fù)所帶的正電荷，因此與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，抑制基因轉(zhuǎn)錄，組蛋白去乙?；Ｊ谷旧|(zhì)失去轉(zhuǎn)錄活性[6]。組蛋白乙?；腿ヒ阴；Ш馀c腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，ING家族因其獨(dú)特的作用而影響到其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用?，F(xiàn)對生長抑制因子家族成員參與組蛋白乙酰化修飾的作用做一總結(jié)。

1 生長抑制因子家族參與組蛋白去乙酰化作用

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(diào)控、細(xì)胞周期演進(jìn)和細(xì)胞死亡的組蛋白以及非組蛋白，HDACs不直接結(jié)合DNA，而是通過參與構(gòu)成多種蛋白復(fù)合物與DNA作用，其中ING家族發(fā)揮了重要的作用[3]。

有研究報(bào)道，Sap30與ING1相結(jié)合可能是HDAC1的靶點(diǎn)，它們將HDAC1募集形成ING1-Sap30-HDAC1復(fù)合物，而該復(fù)合物的存在會降低其作用位點(diǎn)的組蛋白乙酰化的水平[6]。ING1分子中的PHD結(jié)構(gòu)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(fā)揮作用的基礎(chǔ)。有研究表明ING1的主要存在形式是構(gòu)成mSin3-HDAC復(fù)合物的一部分[6]。在實(shí)驗(yàn)中ING1-mSin3-HDAC復(fù)合物通常有四種作用，一是重建異染色質(zhì)臂間的區(qū)域，二是促進(jìn)DNA甲基化，三是促進(jìn)組蛋白的去乙?；?，四是促進(jìn)H3K9組蛋白的甲基化，同時該復(fù)合物也是轉(zhuǎn)錄抑制的標(biāo)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(zhuǎn)錄因子這樣的復(fù)合物或者局部水平的組蛋白密碼、DNA甲基化和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)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(fā)現(xiàn)的Sin3-HDAC復(fù)合物非常相似，包括染色體結(jié)構(gòu)域（chromodomain-containing）RBP1及其同源蛋白[2]。ING2是mSin3A-HDAC復(fù)合物中的組成部分，mSin3A-HDAC復(fù)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(xì)胞的轉(zhuǎn)移，并且在mSin3 HDAC復(fù)合物中發(fā)現(xiàn)它與RBP1相互作用[8]。故推測ING2可以在mSin3A HDAC復(fù)合物中通過與RBP1之間的作用進(jìn)而影響B(tài)RMS1的功能。除此之外，ING2-HDAC1-mSin3A復(fù)合物在體外通過加強(qiáng)MMP13的表達(dá)來增加癌細(xì)胞的侵襲能力。由于MMP13可以降解基底膜[9]與細(xì)胞外基質(zhì)[10]，故其在癌細(xì)胞侵襲過程中扮演了重要的角色，除此之外，以 siRNA下調(diào) ING2能夠抑制MMP13的表達(dá)。因?yàn)镠DAC-mSin3A復(fù)合物主要抑制基因的轉(zhuǎn)錄，所以MMP13的誘導(dǎo)形成可能是該復(fù)合物間接作用的結(jié)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(guān)的mSin3A-HDAC1轉(zhuǎn)錄抑制活性[11]。ING2可能將RBP1-mSin3A-HDAC復(fù)合物與MMP13啟動子相結(jié)合，并募集SIRT1抑制RBP1-相關(guān)mSin3A-HDAC轉(zhuǎn)錄抑制活性，進(jìn)而上調(diào)MMP13。這個結(jié)果意味著ING2在癌癥進(jìn)程中起推進(jìn)作用。

2 生長抑制因子家族參與組蛋白乙?；饔?/p>

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

ING3是NuA4-Tip60 HAT復(fù)合物的一員，該復(fù)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(jié)合[2-14]。由于組蛋白乙?；虷3K4me3與轉(zhuǎn)錄的啟動相關(guān)聯(lián)，所以ING3可能是轉(zhuǎn)錄的活化因子。除此之外，Tip60及其相關(guān)的蛋白是轉(zhuǎn)錄因子p53、NF-κB、Myc、E2F1發(fā)揮作用的輔因子[15]，并且在核受體依賴的轉(zhuǎn)錄活性調(diào)節(jié)、細(xì)胞內(nèi)DNA損傷、細(xì)胞凋亡和腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)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(fù)合物的形式在轉(zhuǎn)錄和抑癌的過程中發(fā)揮的作用還需要進(jìn)一步的研究。

ING4被提出作為腫瘤抑制物是因?yàn)樵谌祟惏┌Y中ING4表達(dá)降低，并且隨不同癌癥ING4的基因有突變的現(xiàn)象。ING4乙?；瘡?fù)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(fù)制和轉(zhuǎn)錄的過程中發(fā)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?；倪^程中是必不可少的成分，且在體外實(shí)驗(yàn)中，JADE1的過度表達(dá)增加了組蛋白H4的乙酰化水平[19]。ING4-HBO1復(fù)合物使組蛋白H4K16乙?；鳷ip60-ING3復(fù)合物并不會使該組蛋白殘基乙?；?，這意味著每一個生長抑制因子家族成員在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的過程中通過擁有不同的組蛋白密碼來發(fā)揮不同的精細(xì)調(diào)節(jié)作用。但是ING4需要經(jīng)過正常的S期使體內(nèi)大部分組蛋白H4乙酰化才可與HBO1-HAT相結(jié)合。生物化學(xué)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?；D(zhuǎn)移酶相互作用[2]。上述四聚體復(fù)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(diào)HBO1-HAT復(fù)合物的活性，這就需要進(jìn)一步的分子和遺傳學(xué)的研究來解釋這一矛盾。

有兩種不同的HAT復(fù)合物包含ING5，一種復(fù)合物是ING5-MOZ/MORF-EAF6與BRPF相互作用從而結(jié)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(jìn)核內(nèi)組蛋白H3乙?；哪芰?，同時還能夠促進(jìn)處于游離體的H3與H4乙?；?，這樣的組蛋白異常乙?；赡軙?dǎo)致白血病的發(fā)生。另一種是通過ING5、HBO1和JADE相互作用結(jié)合于組蛋白H4，與ING4相似[2]；HBO1-JADE-ING5 HAT復(fù)合物與MCM復(fù)合物相互作用的期間發(fā)揮著重要的作用，MCM復(fù)合物是組成DNA復(fù)制前體復(fù)合物的重要部分，在DNA的復(fù)制過程中發(fā)揮了重要的作用。然而將MCM復(fù)合物組裝到的染色質(zhì)發(fā)揮作用需要HBO1的存在，這是DNA復(fù)制前體復(fù)合物組裝和DNA復(fù)制標(biāo)志形成的關(guān)鍵步驟。據(jù)此，筆者推斷ING5可能通過促進(jìn)DNA的復(fù)制來達(dá)到致癌的作用。綜上所述，ING5在癌癥過程中的雙面作用及機(jī)制還需要進(jìn)一步的證實(shí)。

3 結(jié)語

腫瘤的發(fā)生是一個復(fù)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(fā)生過程，其間涉及復(fù)雜的分子調(diào)控機(jī)制，其中可逆性的組蛋白乙酰化平衡維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)基因表達(dá)和細(xì)胞增殖分化的能力正受到越來越多的重視。對染色質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾已成為腫瘤治療的一種新思路。已經(jīng)有大量的文獻(xiàn)明確了生長抑制因子與組蛋白乙?；杆纬傻膹?fù)合物對某些類型的癌癥的作用，利用這些作用作為進(jìn)行基因治療的理論基礎(chǔ)已顯示出了極為誘人的前景，與傳統(tǒng)化療藥相比有著巨大的優(yōu)勢。如能進(jìn)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(guān)系，將為有效治療腫瘤提供新的靶點(diǎn)。

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（收稿日期：2013-01-23） （本文編輯：連勝利）