SET结合蛋白调控SET表达的机制及意义

SET结合蛋白调控SET表达的机制及意义徐嗣亮;朱倩;刘嘉茵【摘要】Set (patient SE translocation)在1992年以set-can融合基因的形式为人们所知,其参与调控DNA复制、核小体装配、组蛋白修饰、DNA转录和细胞凋亡等多个生物过程,并作为原癌基因促肿瘤发生.SET蛋白在多种组织细胞中广泛表达;在肾上腺及性腺的类固醇合成细胞中,能够通过抑制蛋白磷酸酶2(PP2A),正向调控细胞色素P450 17α羟化酶(P450c17)的裂解酶活性,最终促进雄激素的合成.SET 蛋白的丝氨酸(Ser)位点磷酸化介导SET的胞质聚集,并增强SET与下游蛋白的结合力,在阿尔茨海默病(AD)、肿瘤发生等多种病理过程中发挥作用.现已发现的SET结合蛋白,功能涉及代谢、信号传导、核酸转录及翻译等多种生物学过程.已有很多研究着眼于SET结合蛋白,从而发现了SET新的生物学功能.多种肿瘤抑制剂通过与SET结合使SET蛋白失活,提高PP2A活性,最终抑制肺癌、乳腺癌等多种肿瘤的生长和转移.综述SET蛋白结构、磷酸化及SET相互作用蛋白,并总结以SET为靶向标记的抗肿瘤药物.【期刊名称】《国际生殖健康/计划生育杂志》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】5页(P37-41)【关键词】氧化磷酸化;药物相互作用;肿瘤标记,生物学;SET【作者】徐嗣亮;朱倩;刘嘉茵【作者单位】210029 南京医科大学第一附属医院生殖医学科;210029 南京医科大学第一附属医院生殖医学科;210029 南京医科大学第一附属医院生殖医学科【正文语种】中文△审校者（J Int Reprod Health/Fam Plan，2016，35：37-41）SET（patient SE translocation）基因以融合基因的形式最早发现于急性未分化型白血病患者。

作为原癌基因，SET在乳腺癌、前列腺癌、头颈部鳞状细胞癌等多种肿瘤组织中高表达[1-3]。

SET蛋白在进化过程中具有高度保守的结构，参与调控包括细胞周期、细胞增殖凋亡、基因转录以及表观遗传等在内的多个生物过程。

在卵母细胞第二次减数分裂中，SET蛋白参与调控姊妹染色单体的准确分离，其过表达会引起姊妹染色单体的第一次减数分裂提前[4]。

本课题组前期研究发现，①在卵巢中SET蛋白表达于卵泡膜细胞与卵母细胞，通过抑制蛋白磷酸酶2 （PP2A）增强细胞色素P450 17α羟化酶（P450c17）的裂解酶活性，最终促进卵巢雄激素生成；多囊卵巢综合征（PCOS）患者卵巢高表达SET蛋白，是其高雄激素血症的病理机制之一[5-6]。

②在男性生精小管中SET蛋白表达于精原细胞和精母细胞，在青春期前和成年期的单倍体细胞和四倍体细胞中表达量最高，在圆形精子细胞和成熟精子细胞中几乎没有表达，提示SET蛋白在精子生成中发挥着重要作用；在睾丸间质细胞中同样有SET蛋白的表达，提示SET参与调节男性睾丸雄激素合成[7]。

综述SET蛋白结构特点及其细胞生物学功能，并总结SET结合蛋白对SET的调控及由此衍生的抗肿瘤药物。

1.1 SET蛋白的分类及结构SET基因位于人类9号染色体长臂3区4号带，共含2 936个碱基。

其转录剪切产生2个异构体，即模板活化因子Ⅰα（template activating factorⅠα，TAF-Ⅰα）和TAF-Ⅰβ，分别编码290个及277个氨基酸。

两者只在氨基末端存在差异，羧基末端完全一致，共有的酸性尾由53个氨基酸组成，具有抑制乙酰转移酶、装配核小体、促进腺病毒DNA复制以及参与染色质转录的作用。

与SET/ TAF-Ⅰα相比，SET/TAF-Ⅰβ具有如下特性：①表达更加广泛，如急性未分化白血病T细胞只表达SET/ TAF-Ⅰβ；在小鼠卵巢、睾丸和爪蟾卵中，SET/TAF-Ⅰβ为主要存在形式；②在不同组织细胞中SET/ TAF-Ⅰβ表达量相对恒定；③SET/TAF-Ⅰβ促进DNA复制、染色质转录及解聚的活性均明显高于SET/TAF-Ⅰα。

因此，SET/TAF-Ⅰβ是SET蛋白发挥生物学活性的主要形式[8]。

SET蛋白的酸性羧基末端是其重要的功能域：①羧基末端具有染色体去凝集活性。

SET蛋白和人小头脑基因（Microcephalin 1，MCPH1）蛋白的氨基端直接结合，两者共同作用使得染色体去凝集，确保有丝分裂过程中DNA准确分离，又在染色质组装后促进染色质模板转录[9]。

②羧基末端的组蛋白乙酰转移酶（INHAT）结构域具有INHAT抑制活性，参与DNA的修复。

在正常状态下，核内的SET蛋白通过羧基末端的INHAT结构域和编号Ku70/80的DNA修复核蛋白结合，阻碍该蛋白向DNA双链断裂点募集；而一旦DNA双链断裂，该核蛋白乙酰化而与SET分离并进一步募集到DNA断裂位点参与DNA修复[10]。

因此，SET是DNA损伤应答的调节因子。

敲除SET基因，能够增强类放射性药物作用下DNA的修复能力。

1.2 SET蛋白的细胞内分布及磷酸化调节在正常的非磷酸化状态下，SET蛋白以二聚体的形式聚集于核中。

Ser9位点磷酸化使SET二聚体解聚并在细胞质与细胞核中重新分布。

在阿尔茨海默病（AD）、氧化应激、肿瘤发生等病理情况下，SET蛋白从核内转移至细胞质发挥作用。

核转移因子α/β（importinα/β）与核定位信号（NLS）结合，形成SET/importin-α/ import in-β核转位复合物，介导SET蛋白入核。

现已发现，SET蛋白的NLS有2种：①位于SET蛋白羧基端核小体装配蛋白区域（NAP）的168KRSSQTQNKASRKR181[11]。

②位于SET蛋白氨基末端的6AKVSKK11。

Ser9恰好位于氨基末端NLS的6AKVSKK11，该位点的磷酸化将干扰核转位复合物的形成，使SET蛋白积聚于胞质，为AD时SET蛋白胞质聚集的病理基础[12]。

在AD，天冬酰胺肽链内切酶（AEP）选择性激活，使SET蛋白于N175处截断，同样促进SET蛋白核质转移。

SET蛋白为丝/苏氨酸激酶的底物，存在多个丝氨酸磷酸化位点。

其中Ser9和Ser24位点可被蛋白激酶C（PKC）和酪蛋白激酶Ⅱ（CKⅡ）磷酸化，Ser9位点磷酸化后，SET的氨基末端片段（aa1～175）和羧基末端片段（aa176～277）与下游PP2A催化亚基c结合能力增强，提高其对PP2A活性的抑制，从而促进包括雄激素合成、AD相关微管蛋白（microtubule-associated protein，tau）磷酸化[12]及肿瘤细胞生长增殖等多种生物学过程。

此外，SET蛋白羧基末端的酸性结构域和氨基末端的Val92也对其与PP2A结合至关重要。

当SET蛋白的Ser171被蛋白激酶D2（PDK2）磷酸化后，SET对PP2A的抑制作用消失[11]。

SET蛋白亦可被磷脂酰肌醇3激酶γ（PI3Kγ）磷酸化，参与心力衰竭（心衰）时心肌功能调节[13]。

PI3Kγ属于PI3Ks家族成员，经G蛋白偶联受体激活，具有蛋白激酶及酯酶作用。

心衰时PI3Kγ活性显著增高，PI3Kγ通过磷酸化SET蛋白的Ser9、Ser93位点，增强SET蛋白与PP2Ac的结合力，抑制PP2A活性，从而恢复雄激素受体β（ARβ）磷酸化水平使ARβ复敏，最终保护心肌功能。

蛋白质之间相互作用以及通过相互作用形成的蛋白复合物是细胞各种基本功能的主要完成者。

SET蛋白与其他蛋白的相互作用，参与多种重要生命活动。

Vera等[14]用亲和层析法联合质谱分析，从小鼠肝脏中获得了36种与SET蛋白结合的蛋白质。

进一步生物信息学分析显示，这些蛋白质的功能涉及蛋白代谢、糖代谢、信号传导、核酸转录及翻译过程。

通过蛋白质印迹（Western blotting）及免疫共沉淀证实，SET蛋白与真核起始因子2α（eIF2α）、糖原磷酸酶活性形式（GP-B）及复合物多肽1-β（TCP1-β）在体内存在蛋白间的相互作用，并涉及如下功能：①TCP1-β作为伴侣蛋白，可防止新生多肽链发生错误折叠而聚合成非功能结构。

SET蛋白与TCP1-β结合，帮助新生肽链形成正确折叠。

②GP-B作为SET蛋白的结合蛋白质，参与调节糖分解，部分解释了肿瘤时异常糖代谢水平。

③在转录起始阶段，起始因子eIF2调控甲硫氨酰转移核糖核酸与核糖体的结合，SET蛋白与eIF2结合，在特定情况下（如氧化应激，热休克，UV辐射或能量缺失）参与细胞内应激颗粒（stress granules）的形成。

继Vera之后，SET蛋白的许多结合蛋白质又陆续被发现和报道，其在细胞中发挥了不同生物学功能，总结如下：（1）与细胞增殖/凋亡调控相关。

①小分子三磷酸鸟苷酶结合蛋白（Rac1）。

其属于Ras相似物三磷酸鸟苷酶（RhoGTPases），是Ras超家族的成员，Rac1通过自身多变的羧基端结合于SET蛋白的NAP区域。

在恶性细胞，胞质中的Rac1从复合体解聚后与磷酸化的SET蛋白结合并向质膜转移，激活下游激酶传导信号通路，进而促进肿瘤细胞增殖及损伤修复[11]。

②p53。

SET/TAF-Ⅰβ与p53结合并抑制其乙酰化，通过负性调节p53的活性，抑制p53靶基因的转录，从而阻碍应激状态下p53引起的细胞周期阻滞和细胞凋亡[15]。

③Forkhead转录因子（FoxO1）。

SET/TAF-Ⅰβ与FoxO1乙酰化位点结合，增强FoxO1转录活性，促进下游因子p21的转录，正向调节氧化应激下FoxO1介导的细胞凋亡[16]。

（2）与雄激素生成调控相关。

在垂体促性腺激素细胞，SET蛋白与促性腺激素释放激素受体（GnRH-R）的66KRKK69和246RK247结合，激活GnRH-R下游环磷酸腺苷信号通路，促进促性腺激素细胞释放促性腺激素（Gn），后者促进性腺细胞合成雄激素[17]。

（3）与染色质结构调控相关。

①KRAB相关共抑制因子（KAP1）。

SET蛋白与KAP1结合，募集KAP1和异染色质蛋白1（HP1）于染色质处，促进染色质凝集，抑制DNA末端切除、DNA损伤应答以及同源重组的DNA修复[18]。

②组蛋白H1。

H1是哺乳动物细胞核内的连接组蛋白，SET作为H1经典的伴侣蛋白，与H1结合后调节染色质的可塑性[19]。

SET与酸性核磷蛋白32A（ANP32A）在核内组成复合体后与H1结合，掩盖了H1上乙酰转移酶p300/CBP和PCAF（p300/CBP关联因子）的结合位点，从而抑制组蛋白H1乙酰化，发挥了转录抑制作用。

通过以上信息可以看出，SET蛋白涉及生物功能的方方面面，其结合蛋白众多，无法一一列举。

随着实验技术的提高，新的SET结合蛋白一定会被不断发现，随之而来的是对SET蛋白功能的进一步认识，并最终形成一个复杂的SET蛋白调节网络。