PML/RARα的异常转录调控机制

杜巧哲 马艳荣 张俊玲

石家庄医学高等专科学校，河北石家庄 050000

急性早幼粒细胞白血病（acute promyelocytic leukemia，APL）是急性髓系白血病的一种，主要累及17号染色体维甲酸受体α（retinoic acid receptorα，RARα）基因，导致粒细胞造血细胞分化受阻在早幼粒阶段的异质性肿瘤。 其中 t（15；17）（q22；q12）易位后形成的PML/RARα融合基因在APL的重现率最高，占90%以上[2]。

1 PML/RARα融合蛋白的结构与功能

PML/RARα蛋白是由位于人类15号染色体的PML基因和17号染色体的RARα基因易位形成融合基因编码的融合蛋白。PML-RARα融合蛋白保留了PML的大部分结构域以及RARα的配体结合结构域和DNA结合结构域。因此，它可以和野生型的RARα竞争性的结合RARE，抑制RARα的下游靶基因的转录。PML-RARα融合蛋白不仅阻碍体内正常的转录因子维甲酸受体结合RARE，抑制其下游靶基因的活性、产生显性抑制的效果；而且能够招募共抑制因子复合物至RARE上，以致造血细胞分化阻滞在早幼粒阶段，进而促进了APL的发生。同时，PML-RARα融合蛋白也介导了APL细胞对药理浓度的全反式维甲酸（ATRA）的反应性。因此，PML-RARα融合蛋白不仅是APL的致病因子，而且也参与了APL细胞对ATRA的药物敏感性。近年来的研究表明，PML-RARα融合蛋白在APL发生、发展中扮演关键角色。PML-RARα是异常的转录因子，主要是通过对靶基因的转录调控来发挥作用，因此，我们在此简单讨论一下PML-RARα的转录调控机制。

2 PML-RARα融合蛋白对基因的异常转录调控机制。

PML-RARα干扰正常基因的转录调控机制主要有以下几个方面。

2.1 PML-RARα和RARα竞争性的结合维甲酸反应元件，抑制下游靶基因的转录调控

PML-RARα融合蛋白保留了RARα的配体结合结构域和DNA结合结构域，因此，能够和RARα蛋白发生竞争性结合，也能够介导ATRA的作用。但是，2者的结合特性存在差异。RAR在体内主要和RXR构成异二聚体，结合DR2或者DR5位点（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存在一个比较强的蛋白-蛋白相互作用结构域，因此能够PML-RARα能够形成同源二聚体，结合DNA 序列[6，8]。 相对于 RAR/RXR，PML-RARα 同源二聚体能更加紧密的结合DNA序列，只有在药理浓度的ATRA存在的情况下，这种抑制才能被解除[4，5]。并且，除了DR2和DR5位点，PMLRARα可以结合的DNA序列更加广泛。PML-RARα的这种结合特性，使得它能够抑制更广泛的靶基因，参与肿瘤的发生。

2.2 PML-RARα通过蛋白与蛋白的相互作用，抑制其他转录因子的调控作用

PML-RARα可以通过以蛋白质-蛋白质相互作用的方式和其它转录因子相互作用，干扰/抑制了其他转录因子的下游转录调控的分子通路。以往的研究表明PML-RARα能够与转录因子AP-1[3]、GATA2[11]和 Sp1[12]等相互作用从而干扰了它们自身的转录活性和其对靶基因的调控。Van Wageningen S小组通过荧光素酶报告基因实验、GST-pull down等多种功能学实验证明PMLRARα融合蛋白可以通过和转录因子Sp1及NF-Y相互作用而干扰其下游靶基因的转录调控，但并不直接结合RARE。最近的研究表明，PML-RARα还可以和造血特异性的转录因子PU.1相互作用，从而抑制这一髓系细胞发育分化至关重要的转录因子的转录调控作用，干扰了PU.1靶基因的正常的转录调控作用[13]。

2.3 PML-RARα通过招募表观修饰蛋白从而对DNA或者组蛋白进行表观修饰来调控基因的转录

PML-RARα融合蛋白结合在RARE上，形成致密的染色体结构，以至于生理浓度的ATRA不能发挥正常功能，从而相应靶基因的导致转录抑制[9]。并且，PML-RARα通过具有DNA甲基转移酶活性（DNMTs）和组蛋白去乙酰化酶活性（HDACs），能够异常地招募转录抑制复合体，从而阻滞血系细胞的正常分化[1]。Martens et al小组的研究表明，PML-RARα结合位点周围有很高的乙酰化程度，并且经过ATRA作用之后，乙酰化程度发生显著改变[7]。这些说明PML-RARα可以对靶基因进行表观修饰，从而抑制基因的转录调控。

2.4 通过调控microRNA，间接干扰基因的转录调控

Micro RNA（miRNA）是一些长度大概为22nt的非编码RNA，能够调控很多在细胞生命中具有重要功能的基因的转录。研究表明，在APL中，PML-RARα能够抑制一些miRNA的转录。而这些miRNA的表达受到影响，又间接影响了在白血病发生中具有重要功能的基因的转录调控[10]。

综上所述，PML-RARα是APL的重要致病因子，参与APL的发生目前认为主要是通过异常的转录调控机制。虽然目前的研究已经从多方面阐明了它的调控机制，但是还有很多其具体作用机制还是不清楚的，到底是直接作用还是间接作用也是不清楚的。但随着更多新技术手段的开发与发展，将会对进一步揭示PML-RARα的作用机制起到很大的推进作用。

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