肥大細胞小眼畸形相關轉錄因子的研究進展

王書揚，孟 迪，徐嘉偉，譚春娥，袁隆玥，胡艷欣

(中國農業大學動物醫學院，北京 海淀 100193)

小眼畸形相關轉錄因子(Microphthalmia-associated transcription factor,MITF)是調節基因表達的轉錄因子。MITF基因主要在黑素細胞[1]、視網膜色素上皮細胞(Retinal pigment epithelial cells,RPE)[2]、破骨細胞[3]和肥大細胞(Mast cell,MC)[4]中表達。MITF調控的生物過程的范圍很廣，包括細胞分化、存活、增殖、侵襲、衰老、代謝等[5]，肥大細胞的生理功能離不開MITF。

在小鼠中MITF位于mi(microphthalmia)基因座，mi基因座的突變導致小鼠表現為小眼畸形、聽覺障礙和白化[6-7]。人類MITF突變會導致一些疾病，如Waardenburg綜合征2型，表現為毛發色素沉著障礙和耳聾[8-9]；MITF突變還可導致更為嚴重的Tietz綜合征[10]。

1 MITF的結構和不同亞型

MITF屬于小眼畸形相關轉錄因子家族(MiT)，該家族都具有基本螺旋-環-螺旋亮氨酸拉鏈結構域(Basic helix-loop-helix leucine zipper,bHLH-LZ)。MITF以bHLH-LZ結構與靶基因的DNA的M-boxes(5′-TCATGTG-3′)以及回文DNA序列(E-boxes，5′-CACGTG-3′)特異結合，可調節參與不同細胞過程的靶基因的轉錄，從而發揮不同的生物學功能[11]。

MITF在不同組織具有不同的亞型。MITF-M是黑素細胞中唯一表達的亞型，也在RPE中少量表達[12]；MITF-D在RPE和單核細胞譜系中表達；MITF-A和MITF- H在不同組織中普遍表達。肥大細胞中表達的亞型為MITF-A、MITF-E和MITF-Mc[13]。所有亞型均擁有由不同外顯子編碼的特異的氨基端，羧基端為所有亞型共有，由MITF基因的外顯子2-9編碼，包含了蛋白質的重要功能域：激活域(Transactivation domains,TAD)和bHLH-LZ(如圖1)[14]。不同亞型的MITF轉錄激活的目標基因略有差異，能有一定選擇性地實現不同細胞類型的相應功能[13,15]。

圖1 MITF的不同亞型[14]Fig.1 Isoforms of MITF[14]

2 MITF在肥大細胞的生物學功能

2.1 分化 MITF可促進黑素細胞[1]、RPE[2]、破骨細胞[3]和肥大細胞[4]的分化、成熟。MITF基因在肥大細胞中高表達，上調多個肥大細胞的重要功能基因，MITF等位基因同時沉默突變的小鼠肥大細胞減少并且表現為功能缺陷[16]。肥大細胞起源于骨髓，肥大細胞的遷移依賴于干細胞生長因子的刺激和整合素的介導，通過粘附于成纖維細胞遷移到靶組織，在局部微環境的刺激下分化成熟[17]。MITF調控免疫球蛋白超家族的粘附分子SgIGSF，MITF突變的肥大細胞不能粘附成纖維細胞，導致組織肥大細胞的缺失[18]。肥大細胞與嗜堿性粒細胞有共同的祖細胞，即粒細胞-巨噬細胞祖細胞，二者分化的關鍵在于轉錄因子。CCAAT/增強子結合蛋白α(CCAAT/enhancer-binding proteins,C/EBPα)是嗜堿性粒細胞關鍵的轉錄因子，有研究表明，C/EBPα和MITF相互拮抗，沉默彼此的轉錄[19]。

2.2 抗凋亡 MITF可調節抗凋亡因子BCL2和BIRC7(ML-IAP)的表達。在黑素細胞前體，MITF的缺失導致細胞從神經嵴出現后在2 d內凋亡[20]。由于破骨細胞形成障礙，MITF缺陷和BCL2缺陷的小鼠均表現出嚴重的骨質疏松[20]。BCL2也是肥大細胞的抗凋亡因子，肥大細胞缺乏干細胞因子(Stem cell factor,SCF)刺激時，MITF下調，凋亡增加，BCL2也下調[21-22]。

2.3 細胞周期 MITF在細胞增殖、侵襲和衰老中的作用在黑素細胞中研究較多[23]。MITF被認為是黑色素瘤的主要致癌基因，是鑒定黑素瘤靈敏特異的標記物和治療靶點。MITF對黑素細胞增殖的調控呈現為“變阻器模型”[24]，即高MITF活性水平促進p21(CDKN1A)和p16INK4a(CDKN2A)的表達，使黑素細胞周期停滯并進入分化；中等MITF活性水平促進腫瘤細胞的增殖；低活性水平的MITF導致細胞周期蛋白依賴性激酶抑制蛋白p27(Cyclin-dependent kinase inhibitor,CDKN1B)的水平升高，細胞增殖變慢，去分化，侵襲性增強；活性進一步降低可導致細胞衰老和死亡。

2.4 肥大細胞的介質合成 體外添加IL-3和SCF培養的MITF-/-小鼠的骨髓來源的肥大細胞祖細胞(BM-derived MC,BMMC)不能分化、成熟，細胞內缺少顆粒，使其表達外源的MITF后顆粒恢復[13]。蛋白酶是肥大細胞顆粒的重要組成部分，MITF幾乎上調了所有編碼蛋白酶的基因(如小鼠肥大細胞蛋白酶[25]、類胰蛋白酶[26]和顆粒酶B[27])。造血性前列腺素D2合成酶參與合成前列腺素D2，也受MITF調控，MITF缺陷的轉基因小鼠的BMMC在IgE刺激下不能正常地釋放前列腺素D2[28]。

2.5 肥大細胞的KIT受體 KIT是原癌基因c-kit編碼的酪氨酸激酶家族受體III型的成員，與配體SCF結合后自磷酸化激活，啟動細胞信號級聯反應，產生的細胞效應包括增殖、存活、分化和介質釋放等[29]。MITF突變小鼠和SCF/KIT缺陷小鼠相比，兩者的肥大細胞和黑素細胞的表型都極為相似[30]。KIT受體和KIT信號下游的激酶RSK都是MITF的靶基因，對MITF-/-的肥大細胞而言，受體和通路上的激酶都得不到轉錄因子的刺激，導致了肥大細胞對SCF信號反應的缺乏[22]。

2.6 調節過敏反應 MITF除了通過發揮轉錄因子活性實現細胞調控外，近年還發現MITF部分位于線粒體中，并可以與丙酮酸脫氫酶(Pyruvate dehydrogenase,PDH)的亞基結合，研究發現，MITF的過表達降低了PDH活性，表明MITF是PDH的負調節物[31]，PDH是三羧酸循環的主要調節劑，通過調節線粒體ATP的產生影響肥大細胞激活時活性介質的釋放。因此MITF也通過PDH間接地調節了肥大細胞介導的過敏反應。

3 展望

肥大細胞是先天性和適應性免疫系統的重要組成部分，是免疫監視的關鍵細胞[32]。MC擁有大量的表面受體，包括免疫球蛋白受體、病原體相關分子模式受體等，能夠迅速檢測病毒、細菌和寄生蟲的侵襲，MC表面的多種細胞因子和趨化因子的受體，賦予它們在炎癥部位被募集和激活的能力[33]。激活的MC合成釋放多種活性介質，與參與炎癥的細胞互作調節宿主免疫，不僅在過敏反應，也在多種疾病和抗感染中發揮了重要作用[34]。闡明MITF的生物學功能將有助于深入研究肥大細胞在不同疾病發生過程中發揮的作用，將為進一步揭示疾病發生的本質提供有價值的資料。