PML/RARα的異常轉錄調控機制

杜巧哲 馬艷榮 張俊玲

石家莊醫學高等專科學校，河北石家莊 050000

急性早幼粒細胞白血病（acute promyelocytic leukemia，APL）是急性髓系白血病的一種，主要累及17號染色體維甲酸受體α（retinoic acid receptorα，RARα）基因，導致粒細胞造血細胞分化受阻在早幼粒階段的異質性腫瘤。 其中 t（15；17）（q22；q12）易位后形成的PML/RARα融合基因在APL的重現率最高，占90%以上[2]。

1 PML/RARα融合蛋白的結構與功能

PML/RARα蛋白是由位于人類15號染色體的PML基因和17號染色體的RARα基因易位形成融合基因編碼的融合蛋白。PML-RARα融合蛋白保留了PML的大部分結構域以及RARα的配體結合結構域和DNA結合結構域。因此，它可以和野生型的RARα競爭性的結合RARE，抑制RARα的下游靶基因的轉錄。PML-RARα融合蛋白不僅阻礙體內正常的轉錄因子維甲酸受體結合RARE，抑制其下游靶基因的活性、產生顯性抑制的效果；而且能夠招募共抑制因子復合物至RARE上，以致造血細胞分化阻滯在早幼粒階段，進而促進了APL的發生。同時，PML-RARα融合蛋白也介導了APL細胞對藥理濃度的全反式維甲酸（ATRA）的反應性。因此，PML-RARα融合蛋白不僅是APL的致病因子，而且也參與了APL細胞對ATRA的藥物敏感性。近年來的研究表明，PML-RARα融合蛋白在APL發生、發展中扮演關鍵角色。PML-RARα是異常的轉錄因子，主要是通過對靶基因的轉錄調控來發揮作用，因此，我們在此簡單討論一下PML-RARα的轉錄調控機制。

2 PML-RARα融合蛋白對基因的異常轉錄調控機制。

PML-RARα干擾正常基因的轉錄調控機制主要有以下幾個方面。

2.1 PML-RARα和RARα競爭性的結合維甲酸反應元件，抑制下游靶基因的轉錄調控

PML-RARα融合蛋白保留了RARα的配體結合結構域和DNA結合結構域，因此，能夠和RARα蛋白發生競爭性結合，也能夠介導ATRA的作用。但是，2者的結合特性存在差異。RAR在體內主要和RXR構成異二聚體，結合DR2或者DR5位點（direct repeats(DRs)of a(A/G)G(G/T)TCA consensus with spacings of 2 or 5）。而PML-RARα蛋白，由于PML存在一個比較強的蛋白-蛋白相互作用結構域，因此能夠PML-RARα能夠形成同源二聚體，結合DNA 序列[6，8]。 相對于 RAR/RXR，PML-RARα 同源二聚體能更加緊密的結合DNA序列，只有在藥理濃度的ATRA存在的情況下，這種抑制才能被解除[4，5]。并且，除了DR2和DR5位點，PMLRARα可以結合的DNA序列更加廣泛。PML-RARα的這種結合特性，使得它能夠抑制更廣泛的靶基因，參與腫瘤的發生。

2.2 PML-RARα通過蛋白與蛋白的相互作用，抑制其他轉錄因子的調控作用

PML-RARα可以通過以蛋白質-蛋白質相互作用的方式和其它轉錄因子相互作用，干擾/抑制了其他轉錄因子的下游轉錄調控的分子通路。以往的研究表明PML-RARα能夠與轉錄因子AP-1[3]、GATA2[11]和 Sp1[12]等相互作用從而干擾了它們自身的轉錄活性和其對靶基因的調控。Van Wageningen S小組通過熒光素酶報告基因實驗、GST-pull down等多種功能學實驗證明PMLRARα融合蛋白可以通過和轉錄因子Sp1及NF-Y相互作用而干擾其下游靶基因的轉錄調控，但并不直接結合RARE。最近的研究表明，PML-RARα還可以和造血特異性的轉錄因子PU.1相互作用，從而抑制這一髓系細胞發育分化至關重要的轉錄因子的轉錄調控作用，干擾了PU.1靶基因的正常的轉錄調控作用[13]。

2.3 PML-RARα通過招募表觀修飾蛋白從而對DNA或者組蛋白進行表觀修飾來調控基因的轉錄

PML-RARα融合蛋白結合在RARE上，形成致密的染色體結構，以至于生理濃度的ATRA不能發揮正常功能，從而相應靶基因的導致轉錄抑制[9]。并且，PML-RARα通過具有DNA甲基轉移酶活性（DNMTs）和組蛋白去乙酰化酶活性（HDACs），能夠異常地招募轉錄抑制復合體，從而阻滯血系細胞的正常分化[1]。Martens et al小組的研究表明，PML-RARα結合位點周圍有很高的乙酰化程度，并且經過ATRA作用之后，乙酰化程度發生顯著改變[7]。這些說明PML-RARα可以對靶基因進行表觀修飾，從而抑制基因的轉錄調控。

2.4 通過調控microRNA，間接干擾基因的轉錄調控

Micro RNA（miRNA）是一些長度大概為22nt的非編碼RNA，能夠調控很多在細胞生命中具有重要功能的基因的轉錄。研究表明，在APL中，PML-RARα能夠抑制一些miRNA的轉錄。而這些miRNA的表達受到影響，又間接影響了在白血病發生中具有重要功能的基因的轉錄調控[10]。

綜上所述，PML-RARα是APL的重要致病因子，參與APL的發生目前認為主要是通過異常的轉錄調控機制。雖然目前的研究已經從多方面闡明了它的調控機制，但是還有很多其具體作用機制還是不清楚的，到底是直接作用還是間接作用也是不清楚的。但隨著更多新技術手段的開發與發展，將會對進一步揭示PML-RARα的作用機制起到很大的推進作用。

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[3]Doucas,V.J.P.Brockes,.The PML-retinoic acid receptor alpha transloc ation converts the receptor from an inhibitor to a retinoic acid-dependent activator of transcription factor AP-1[J].Proc Natl Acad Sci U SA 1993，90(20):9345-9349.

[4]Grignani,F,S.De Matteis.Fusion proteins of the retinoic acid receptoralpha recruit histone deacetylase in promyelocytic leukaemia.[J].Nature，1998,391(6669):815-818.

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