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组蛋白乙酰化

  • 小矮马
    2021/10/10
    小矮马
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生物制药

  • 组蛋白乙酰化

    组蛋白修饰通过改变组蛋白与DNA的亲和性使染色质结构发生改变,进而影响转录因子与DNA序列的结合和基因表达,包括乙酰化、甲基化、磷酸化等,其中乙酰化是最重要的修饰方式之一,其主要发生在组蛋白H3赖氨酸(Lysine, Lys)的位点上,在癌症进展中发挥双重作用,既参与肿瘤抑制基因的沉默,又增强癌基因的表达[11],它受组蛋白乙酰转移酶(Histone acetyl transferaseHAT)和组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylaseHDAC)调控。HDAC可移去Lys残基上的乙酰基,增强组蛋白的正电性,DNA(本身带有负电荷)与组蛋白结合紧密,转录因子不易于DNA结合,抑制抑癌基因的转录,HAT作用则相反,二者动态平衡才能使组蛋白乙酰化维持在正常水平。表观遗传学改变通过调控基因转录平衡组蛋白乙酰化和去乙酰化,从而影响细胞周期、凋亡和分化相关蛋白的表达水平[12]

    1 组蛋白乙酰化水平与SCLC发生发展密切相关

    一项实验研究表明,乙酰化组蛋白H3SCLCNSCLC细胞中的表达有显著性差异,以前者表达较高。Notch信号通路是SCLC发生发展和化疗耐药的主要调节通路之一[13],具有肿瘤抑制作用。此研究中,Notch1SCLC细胞系(除H69ARSBC-3)中失活,其表达水平与组蛋白H3乙酰化有关。Notch1阳性表达的细胞系中乙酰化组蛋白H3富集在Notch1启动子区域,表达水平较高,Notch1阴性表达的细胞系中Notch1启动子周围的乙酰化组蛋白H3水平较低。这说明组蛋白去乙酰化是Notch1基因在SCLC中表观失活的原因[14]915-918。此外,组蛋白H3赖氨酸23(histone 3 lysine 23, H3K23)乙酰转移酶KAT6BSCLC中失活,若其活性恢复可对SCLC产生抑制作用,它的乙酰化水平降低是SCLC发生的重要标志[15]。由此可见,组蛋白去乙酰化可以调控相关基因的表达从而促进SCLC发生发展。

    2 组蛋白去乙酰化酶抑制剂

    HDAC在许多癌症中过表达,干扰其活性、抑制其功能是有效的治疗手段。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone deacetylase inhibitor, HDACI)是重要的表观调控药物,高效低毒,通过靶向阻断HDAC去乙酰化、促进组蛋白乙酰化发挥抗肿瘤作用。根据化学结构的不同,HDACIs分为异羟肟酸(异羟肟酸酯)、短链脂肪(脂肪族)酸、环状四肽、苯甲酰胺和Sirt抑制剂5[16]。在单药和/或与传统化疗药物联合使用时,HDACI可阻滞细胞周期,抑制迁移和侵袭[17],诱导癌细胞分化、自噬[18]、凋亡,抗血管生成。当前,伏立诺他(Vorinostat ,SAHA)、罗米地辛(Romidepsin)、帕比司他(Panobinostat)等被批准用于血液系统恶性肿瘤的治疗[19]

    丙戊酸(valproic acid ,VPA)作为HDACI可抑制SCLC细胞生长,诱导细胞凋亡,阻滞SCLC细胞周期于G1期。以上抑制作用是通过降低HDAC4表达,增加组蛋白H4乙酰化实现的。同时发现,VPA激活了SCLCNotch1Notch靶基因HES1P21Notch信号通路。此外,它还可以上调生长抑素受体IIsomatostatinreceptor2SSTR2)并增强受体靶向细胞毒素的抑制作用[20]。在经曲古抑菌素A (Trichostatin A ,TSA)处理后的SCLC细胞系中, Notch1启动子区域H3乙酰化水平增加,从而导致Notch1蛋白表达。此外,经TSA处理后,SCLC细胞黏附增加,上皮间质转化标志物表达减少,细胞增殖减少,细胞凋亡激活,可能与TSA诱导Notch1表达有关[14]916-918。这些研究成果为HDACI SCLC治疗中的应用提供了依据。为了达到最好治疗效果,药物用量、联合用药及使用顺序仍需深入研究。

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