常染色质组蛋白甲基转移酶-1的研究进展

刘慧婷，胡金龙

（中国医科大学，辽宁沈阳 110001）

EHMT1（euchromatic histone methyltransferase 1）又可写作 GLP（G9a-like protein），是一种组蛋白甲基转移酶[1]，其是Ogawa等在2002年对成骨细胞的研究过程中发现的[2]。EHMT1的主要作用是对常染色质的H3K9进行甲基化，进而抑制基因的转录[3]。近年来，越来越多的研究发现，EHMT1在细胞周期的调控和Kleefstra综合征、肿瘤等疾病的发生中也有一定的作用。本文将对EHMT1的结构、作用及机制等进行总结，并对其研究前景作简要介绍。

1 EHMT1的结构

EHMT1的分子量为138 kD，由1 296个氨基酸构成，其结构的主要部分是SET结构域和锚定重复序列。除此之外，其还含有其他结构域，如MAb抗原决定序列和ED序列等。

1.1 EHMT1的SET结构域

同其他组蛋白甲基转移酶一样，EHMT1中也含有SET结构域[4]。EHMT1的SET结构域存在于碳端，由核心SET结构域、pre-SET和post-SET结构域组成。其中，核心SET结构域的结构高度保守且独特，是由很多β螺旋、3个不连续片层及一个袢形结构组成的结状的三级结构，其紧挨甲基供体活性中心和多肽结合沟，使蛋白底物结合于此[5]。SET结构域的主要功能是对H3K9产生甲基化作用，同时在G9a/GLP二聚体的形成过程中起到一定的作用[6]。在核心SET结构域的周围，包绕着post-SET和pre-SET结构域。其中pre-SET序列主要起到稳定蛋白结构的作用，而post-SET结构域则能够参与活性中心的构成。

1.2 EHMT1的锚定重复序列

存在于氮端的锚定重复序列是EHMT1的另一个重要的组成部分。每个锚定重复序列在空间都呈螺旋-转角-螺旋-β-转角结构，6个锚定重复序列组成1个蛋白核心。锚定重复序列的主要作用是与一、二甲基化的H3K9结合，然后利用同已经发生甲基化的组蛋白的相互反应调控基因的表达[7]。

2 EHMT1的作用及机制

EHNT1作为组蛋白甲基转移酶家族中的一员，最主要的作用就是对常染色质中的H3K9进行一、二甲基化，激活一系列的下游反应，并产生相应的生理功能。而且多数情况下EHMT1会首先同G9a形成异源二聚体，再进行下一步的组蛋白甲基化。根据其作用靶点和产生效应的不同，EHMT1的作用及机制略有差别。

2.1 EHMT1在基因活性调节方面的作用

很多时候，基因的转录活性并不受DNA甲基化的影响，而由染色质的不同状态决定[8]。被甲基化的组蛋白可使DNA更紧密地盘绕在其周围，让染色质结构更致密，导致其上所具有的基因的转录活性下降[9]。Tachibana等[10]用敲除了EHMT1编码基因的胚胎干细胞系进行试验，其中Mage-a和Wfdc15a基因过表达。该实验证明了EHMT1对某些基因具有转录抑制作用；而Fritsch在其近期的实验中阐明，EHMT1在对组蛋白进行甲基化的同时，也会对相关基因的启动子进行甲基化以让其失活，从染色质结构和基因本身结构两方面导致基因转录活性的下降。

2.2 EHMT1在细胞周期调控中的作用

EHMT1在细胞周期调控过程中的作用主要是通过参与E2F-6复合体形成而发挥的。在体内，当E2F-和Myc-两个基因的活性被抑制时，细胞便会脱离G1期，停留在G0期。而一甲基化的E2F-6复合体E2F6.com-1恰可以对这两种基因进行沉默，从而发挥抑制细胞周期调控的作用。

2.3 EHMT1与肿瘤形成

近期的研究发现，G9a/EHMT1复合体可以影响p53基因的活性。G9a/EHMT1复合体可以使p53基因C端的K373发生二甲基化，从而抑制p53基因的表达，说明EHMT1具有促癌的作用[11]。

在Mage-a肿瘤干细胞系中，EHMT1/G9a复合体所介导的H3K9me2具有抑制其抗原基因表达的作用[12]。由于肿瘤细胞的表面抗原是目前临床癌症治疗药物的主要作用靶点之一[13]，因而推测EHMT1/G9a复合体可能与癌细胞逃避免疫系统监控及药物作用关系密切。

在Cebrian等对乳腺癌的发病机制进行大样本研究之后发现，12种基因的变异体可能同乳腺癌发病的风险有关。例如：EHMT1-g-9441a的a-等位基因同低乳腺癌发病几率有关。

3 EHMT1的缺失及其影响

EHMT1是人体中重要的组蛋白甲基化转移酶之一，该酶的缺失将对机体造成巨大的伤害，甚至是致死性的打击。

3.1 编码基因的破坏导致EHMT1的缺失

编码EHMT1的基因位于第9号染色体[14]，当9号染色体发生平衡易位或该基因本身发生突变时，都会导致其产生破坏，进而引起称为9q亚端粒缺失综合征又叫Kleefstra综合征的疾病[15]。

该病患者多为青年，具有面部扁平、连眉、鼻孔外翻、下肢外翻、巨舌等外观特征。患者在幼年时期多会有智力发育缓慢、语言障碍、肌张力低等表现，且多患有严重的先天性心脏病；在30岁以后，该病的患者多有睡眠障碍，且伴情绪淡漠[16]；对于该病的诱因及治疗方法目前尚未有文献报道。

3.2 EHMT1的缺失对认知能力及环境适应能力的影响

Schaefer等[17]通过对敲除了EHMT1及G9a编码基因的小鼠进行研究后发现，EHMT1和G9a缺失造成细胞内的H3K9methyl-2减少，使得小鼠体内包括可引起智力发育迟缓的Dach2在内的多种基因发生过表达。另外，EHMT1缺失的小鼠会对环境的改变表现淡漠，同时学习认知和记忆能力急剧下降，也会产生肥胖等症状。

3.3 EHMT1的缺失对胚胎发育的影响

Tachibana等[10]在对小鼠胚胎进行研究过程中发现，EHMT1同G9a一样能够参与桑椹胚的形成。他们以敲除了EHMT1的小鼠胚胎作为研究对象，证明当EHMT1缺乏时，胚胎会在E9.5期以后死亡。虽然产生该变化的机制尚不明确，但可以肯定EHMT1缺失可以导致胚胎不能完成发育而死亡。

4 展望

由于EHMT1是组蛋白甲基化转移酶G9a在人体内唯一的相关蛋白，且二者氨基酸序列和空间结构的相似度很高，因而在以后的研究中，应该可以发现EHMT1同G9a共有的功能。

虽然目前已有部分研究指出EHMT1与肿瘤的形成和发展有一定的关联，但并没有文献对其具体机制进行阐述，因而EHMT1与肿瘤的行程应该会成为今后的研究热点。

由于EHMT1的编码基因的缺失会造成Kleefstra综合征等一系列疾病的发生，因此EHMT1在今后将会在此类疾病的早诊早治中发挥一定作用。

[1]Fritsch L,Robin P,Mathieu J.A subset of the histone H3 lysine 9 methyltransferases suv39h1,G9a,GLP and SETDB1 participate in a multimeric complex[J].Molecular Cell,2010,37(1):46-56.

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