蛋白质精氨酸甲基转移酶2的研究进展

ｄｉｍｅｔｈｙｌａｒｇｉｎｉｎｅｓ，ＡＤＭＡ）；ＩＩ型ＰＲＭＴ可在精氨酸　侧链的Ｗ．Ｎ生成ＭＭＡ和对称性二甲基精氨酸　（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ　ｄｉｍｅｔｈｙｌａｒｇｉｎｉｎｅ，ＳＤＭＡ）；１１１型ＰＲＭＴ　仅能在精氨酸侧链Ｗ—Ｎ生成ＭＭＡ；Ⅳ型ＰＲＭＴ在精　氨酸侧链的８－Ｎ生成ＭＭＡ。其中，ＰＲＭＴ２与　

生理科学进展２０１５年第４６卷第６期　ＰＲＭＴ１、ＰＲＭＴ３、ＰＲＭＴ４／ＣＡＲＭ　１、ＰＲＭＴ６和　ＰＲＭＴ８同属于Ｉ型ＰＲＭＴ。最初发现的ＰＲＭＴ２甲　基化作用底物是人纤维蛋白，表明ＰＲＭＴ２具有甲基　转移酶活性，生成产物ＡＤＭＡ和ＭＭＡ，因此将其归　类为Ｉ型蛋白质精氨酸甲基转移酶　（图２）。　

－毋　脯　ｒ　／　＼ｃ／　＼　

｝¨＋ＡｄｏＨｃｙ　ＮＩ　Ｆ　ｂＴ　ｙｌ￣ｅ｜＋ＡｄｏＭｔｒＡｄｏＭｃｔ（ＣＩ￣Ｉ２‘　…　Ｉ　＋　）３　Ｉ　ＲＭ　ｌ　

”　＼＼　ｂ　…。　

Ｉ　Ｉ　ｌ　／　＼　

Ａｒｇｉｎｉｎｃ　ｒｅｓｉｄｕｅ　

”。　Ｉ　Ｎ—　¨　ｌ　

图２　ＰＲＭＴ２化学反应示意图［　］　Ｉ、Ⅱ、Ⅲ型ＰＲＭＴｓ均能利用甲基供体ＡｄｏＭｅｔ甲基化精氨酸侧链的Ｗ—Ｎ生成ＭＭＡ和ＡｄｏＨｃｙ，Ｉ型ＰＲＭＴｓ进一步二甲基化　同位点Ｗ—Ｎ生成ＡＤＭＡ和ＡｄｏＨｃｙ，ＩＩ型ＰＲＭＴｓ进一步二甲基化对称位Ｗ—Ｎ生成ＳＤＭＡ和ＡｄｏＨｃｙ，Ⅳ型ＰＲＭＴ则甲基化精　氨酸侧链的８一Ｎ生成ＭＭＡ和ＡｄｏＨｃｙ。ＭＭＡ：单甲基精氨酸，ＳＤＭＡ：对称性二甲基精氨酸，ＡＤＭＡ：非对称二甲基精氨酸，　ＡｄｏＭｅｔ：Ｓ－隙苷一甲硫氨酸，ＡｄｏＨｃｙ：Ｓ－腺苷同型半胱氨酸　

二、ＰＲＭＴ２的生物学功能　（一）参与ＲＮＡ代谢过程真核细胞中，前体　ｍＲＮＡ（ｐｒｅ．ｍＲＮＡ）经过一系列复杂的转录后加工　过程形成成熟的ｍＲＮＡ，大量蛋白质和加工因子有　序汇集在核糖核蛋白复合体中参与前体ＲＮＡ加工　过程，其中蛋白质部分主要是由核不均一性核糖核　蛋白（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｏｐｒｏｔｅｉｎ，　ｈｎＲＮＰ）组成。ｈｎＲＮＰ家族各成员及其它与ＲＮＡ代　谢有关的蛋白质大多包含ＧＡＲ共有序列而成为　ＰＲＭＴｓ主要的作用靶标，并已证明ｈｎＲＮＰ－Ａ１、　ｈｎＲＮＰ－Ｕ精氨酸甲基化位点位于ＧＡＲ序列，甲基　化产物为非对称二甲基精氨酸。Ｅ１Ｂ—ＡＰ５　（ｈｎＲＰＵＬ１）是ｈｎＲＮＰ家族新成员，序列与ｈｎＲＮＰ－Ｕ　和ｈｎＲＮＰ．Ｇ相似，在功能上也与其它ｈｎＲＮＰ家族　成员相似，结合ｍＲＮＡ参与其加工和输出过程，在　ＲＮＡ代谢中具有重要作用。Ｅ１　Ｂ．ＡＰ５的ｃ．羧基端　含有丰富的ＧＡＲ序列，此ＧＡＲ序列介导了Ｅ１Ｂ—　ＡＰ５与ＲＮＡ结合。据文献报道，Ｅ１Ｂ．ＡＰ５的ＧＡＲ　序列是ＰＲＭＴ２的甲基化作用位点，ＰＲＭＴ２通过调　控Ｅ１Ｂ—ＡＰ５中ＧＡＲ序列的甲基化影响Ｅ１Ｂ－ＡＰ５与　ＲＮＡ结合能力，调节ＲＮＡ代谢　ｊ。　（二）参与转录调节　１．甲基化组蛋白：早在１９６７年就发现组蛋白　为甲基转移酶底物，现已确定组蛋白是ＰＲＭＴ１、　ＰＲＭＴ４、ＰＲＭＴ５和ＰＲＭＴ２的底物。目前，已检测到　ＰＲＭＴ２特异性作用位点分别在Ｈ４的Ｎ一末端和　Ｈ３Ｒ８。Ｂｌｙｔｈｅ研究发现，ＰＲＭＴ２是Ｂ一连环蛋白下　游蛋白，通过甲基化Ｈ３Ｒ８参与Ｗｎｔ通路信号转导，　影响两栖及硬骨鱼类动物胚胎发育和背腹轴形　成　Ｊ。Ｗｎｔ／［３．连环蛋白信号通路调控生物的胚胎　发育、细胞命运及组织器官形态发生，在生物生长发　育中具有重要作用。Ｗｎｔ／１３一连环蛋白被激活后招　

～　型大鼠与正常大鼠ＰＲＭＴ２的表达有差异，表明　ＰＲＭＴ２可能在支气管管壁炎性损伤过程中发挥　作用。　三、ＰＲＭＴ２与疾病　（一）乳腺癌近年来，我国乳腺癌的发病率呈　逐年增高趋势，发病年龄越来越低。目前已发现甲　基化异常与乳腺癌的发生密切相关，乳腺癌细胞系　和人类乳腺癌样本中ＰＲＭＴ２蛋白及ｍＲＮＡ水平较　正常组织或细胞均有所降低，且ＰＲＭＴ２的表达水平　与ＥＲ阳性状态有关　１２　Ｊ。ＰＲＭＴ２基因敲除的肿瘤　移植小鼠与ＰＲＭＴ２正常表达的肿瘤移植小鼠相比，　肿瘤体积明显增大。在雌激素存在的情况下，沉默　ＰＲＭＴ２基因可促进ＭＣＦ－７乳腺癌细胞增殖。除此　之外，ＰＲＭＴ２对乳腺癌细胞迁移、乳腺癌患者生存　率及无远处转移生存率（ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅｔａｓｔａｓｉｓ　ｆｒｅｅ　ｓｕｒ．　ｖｉｖａｌ，ＤＭＦＳ）等也具有重要作用　。基因芯片数据　分析显示，ＰＲＭＴ２可调控众多肿瘤、增殖相关基因，　通过多重途径参与调节乳腺癌的发生发展过程。　大量研究报道，ＰＲＭＴ２可直接作用于增殖相关　基因及其蛋白，如周期蛋白Ｃｙｃｌｉｎ　Ｄ１、细胞周期素　依赖性激酶抑制因子ｐ２１、Ｅ２Ｆ等，通过甲基化或蛋　白质与蛋白质相互作用等多种作用方式调节细胞周　期，影响细胞生长、增殖，对乳腺癌细胞异常增殖及　肿瘤生长具有显著的抑制作用　１４］。ＰＲＭＴ２对肿瘤　细胞的迁移、侵袭同样具有抑制作用。此外，ＰＲＭＴ２　在ＤＮＡ损伤修复及同源重组ＤＮＡ修复过程中也发　挥着重要作用，多种参与维持染色质稳定、ＤＮＡ损　伤修复的基因表达，如驱动蛋白ＫＩＦ２Ｃ、乳腺癌１号　基因ＢＲＣＡ１、极光激酶Ｂ、动粒微管蛋白等均受　ＰＲＭＴ２调控。最重要的是，ＰＲＭＴ２作为ＥＲａ共激　活因子可参与雌激素受体转录调控，在雌激素存在　的条件下，ＰＲＭＴ２增强ＥＲａ转录活性至正常水平　的８倍　。乳腺癌是激素相关性疾病，乳腺癌患者　体内的癌组织中存在大量雌激素受体，而乳腺癌患　者体内的雌激素水平也高于常人。静息状态时，核　受体ｈＥＲ与热休克蛋白Ｈｓｐ９０结合，形成寡聚体复　合物，处于非激活状态。雌激素与ｎＥＲ结合后，引　起ＥＲ构象变化、Ｈｓｐｇ０游离，暴露ＥＲ的二聚化表　面和ＤＮＡ结合域，随后以异源二聚体形式结合到靶　基因ＥＲＥ上，招募共激活因子并释放出共抑制因　子，进而调控其下游靶基因转录导致乳腺癌相关癌　基因激活或抑癌基因失活，还有众多与细胞增殖、迁　移相关基因表达改变，从而影响乳腺癌细胞的生长　及肿瘤的形成。ＰＲＭＴ２是ＥＲ仅转录所必需的重要　生理科学进展２０１５年第４６卷第６期　辅助因子之一，ＰＲＭＴ２可通过调节ＥＲａ的转录活　性及其下游靶基因的转录影响乳腺癌细胞的增殖、　凋亡及侵袭能力。目前，雌激素依赖型乳腺癌药物　治疗策略主要是改变ＥＲ信号转导或转录途径中某　些重要生物学分子的活性，达到抑制肿瘤细胞分裂　增殖或诱导肿瘤细胞凋亡的目的，因此ＰＲＭＴ２将有　望成为乳腺癌治疗的新分子靶标。　（二）心血管疾病Ｈｉｈｕｎｅｎ等首先发现人类、　小鼠和兔子动脉粥样硬化损伤模型中全基因组的甲　基化水平低下¨　。Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ等动物实验结果表　明，ＰＲＭＴ２基因敲除小鼠在正常生理条件下未表现　出任何病征，给予病理因素（如血管损伤）干扰后，　与正常小鼠相比，ＰＲＭＴ２基因敲除小鼠动脉呈现出　异常且显著的血管细胞增殖及内膜增生　，提示　ＰＲＭＴ２在心血管疾病进程中可能具有重要作用。　如今，ＡＤＭＡ被认为是心血管疾病的一个新的　危险因子。ＰＲＭＴ２属于Ｉ型精氨酸甲基转移酶，催　化底物精氨酸位点生成产物ＭＭＡ与ＡＤＭＡ，而ＡＤ．　ＭＡ是一种强效的内源性一氧化氮合酶（ｎｉｔｒｉｃ　ｏｘｉｄｅ　ｓｙｎｔｈａｓｅ，ＮＯＳ）抑制物，Ｉ型精氨酸甲基转移酶表达　或活性增加将使血浆内ＡＤＭＡ水平升高，ＮＯＳ活性　降低，减少ＮＯ生成。ＮＯ为血管内皮合成和释放的　重要活性物质，除调节血管张力外，还具有抗炎、抗　氧化等多种作用。ＡＤＭＡ不仅能竞争性抑制ＮＯＳ　活性，减少ＮＯ生成外，还能诱导“ＮＯＳ脱偶联”，增　加氧自由基生成，导致血管内皮功能紊乱。大量研　究发现，ＡＤＭＡ与大血管疾病（如冠状动脉疾病、心　肌梗死和外周血管疾病）的发生显著相关。　然而，据文献报道，ＰＲＭＴ２酶活性较家族主要　成员ＰＲＭＴ１弱，且机体内８０％的ＡＤＭＡ是由　ＰＲＭＴ１催化生成，表明ＰＲＭＴ２在心血管中的作用　可能不是或主要不是通过甲基化产物ＡＤＭＡ介　导¨　，其作用机制尚未明确。早前大量研究发现，　高血压、动脉粥样硬化、糖尿病心血管并发症等多种　心血管疾病的发生与炎症反应均有着密切的联系，　ＮＦ—ＫＢ炎症信号通路的激活是心血管疾病诱发机制　中众多信号通路的重要中间环节。已证实ＮＦ—ＫＢ　靶基因包括血管细胞粘附分子（ｖａｓｃｕｌａｒ　ｃｅｌｌ　ａｄｈｅ－　ｓｉｏｎ　ｍｏｌｅｃｕｌｅ—ｌ，ＶＣＡＭ）一１、胞间粘附分子（ｉｎｔｅｒｃｅｌｌｕ—　ｌａｒ　ａｄｈｅｓｉｏｎ　ｍｏｌｅｃｕｌｅ一１，ＩＡＭ）一１、内皮白细胞粘附分　子（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ　ｌｅｕｋｏｃｙｔｅ　ａｄｈｅｓｉｏｎ　ｍｏｌｅｃｕｌｅ，ＥＬＡＭ）一　１、组织因子（ｔｉｓｓｕｅ　ｆａｃｔｏｒ，ＴＦ）、白介素（ｉｎｔｅｒｌｅｕｋｉｎ，　ＩＬ）＿ｌ５／一８、原癌基因ｃ—ｍｙｃ、一氧化氮合酶（ｎｉｔｒｉｅ　ＯＸ—　ｉｄｅ　ｓｙｎｔｈａｓｅ，ＮＯＳ）、巨细胞菌落刺激因子（ｍａｃｒｏ—　生理科学进展２０１５年第４６卷第６期　ｐｈａｇｅ　ｃｏｌｏｎｙ—ｓｔｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒ，Ｍ－ＣＳＦ）、单核细胞趋　化蛋白（ｍｏｎｏｃｙｔｅ　ｃｈｅｍｏｔａｃｔｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ，ＭＣＰ）．１等，它　通过调节这些炎症因子、细胞因子、趋化因子、细胞　粘附分子以及一些急性期反应蛋白的表达促进心肌　细胞及血管内皮细胞损伤、血管平滑肌细胞异常增　殖、白细胞聚集、泡沫细胞形成等，导致心血管结构　和功能改变，诱发心血管疾病。ＰＲＭＴ２可能是通过　调节炎症反应，包括ＮＦ．ＫＢ的转录活性及各种炎症　因子的表达，参与心血管疾病的发生。此外，ＰＲＭＴ２　还可能通过调节机体的糖、脂代谢和血管内胰岛素　的信号转导对糖尿病血管病变、动脉粥样硬化、血管　胰岛素抵抗等疾病的发生产生重要影响。目前，关　于ＰＲＭＴ２对心血管的作用及其在心血管疾病的表　观遗传学研究尚未见报道，进一步解析ＰＲＭＴ２在心　血管疾病发生发展中的作用及机制，将为心血管疾　病的防治提供新的途径。　四、结语与展望　综上所述，ＰＲＭＴ２通过甲基化组蛋白、转录因　子精氨酸位点和介导蛋白质与蛋白质相互作用的方　式多途径调节基因转录，影响细胞生物学行为，在生　物个体生长发育中发挥着不可缺少的表观遗传调控　作用。虽然人们对ＰＲＭＴ２的生化特性有了一定的　认识，但其生物学功能和参与的调控网络还知之甚　少。因此，深入探索ＰＲＭＴ２的生理和病理作用及调　控机理都是今后重要的研究方向。　

１　２　

３　４　

５　

参考文献　Ｗａｎｇ　ＹＣ，Ｌｉ　Ｃ．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｉｌｙ　ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ａｒｇｉｎｉｎｅ　ｍｅｔｈｙｈｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓ　ｉｎ　ｎｏｎ—ｍａｍｍａｌｉａｎ　ａｎｉｍａｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ．ＦＥＢＳ　Ｊ，２０１２，２７９：９３２—９４５．　Ｋａｔｓａｎｉｓ　Ｎ，Ｙａｓｐｏ　ＭＬ，Ｆｉｓｈｅｒ　ＥＭ．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｐ—　ｐｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｈｕｍａｎ　ｇｅｎｅ，ＨＲＭＴ１　Ｌ１，ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒａｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ａｒｇｉｎｉｎｅ　Ｎ—ｍｅｔｈｙｈｒａｎｓｆｅｒａｓｅ　１（ＰＲＭＴ１）ｇｅｎｅ．　Ｍａｎｎａｌｉａｎ　Ｇｅｎｏｍｅ，２００７，８：５２６—５２９．　Ｈｕｓｓｅｉｎ　ＭＡ，Ｓｈｒｅｓｔｈａ　Ｅ，Ｏｕｉｍｅｔ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．ＬＸＲ—ｍｅｄｉａｔｅｄ　ＡＢＣＡ１　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｈｉｇｈ　ｇｌｕ—　ｃｏｓｅ　ａｎｄ　ＰＲＭＴ２．ＰＬｏＳ　Ｏｎｅ，２０１５，１０：ｅ０１３５２１８．　Ｂｌｙｔｈｅ　ＳＡ，Ｃｈａ　ＳＷ，Ｔａｄｊｕｉｄｊｅ　Ｅ，ｅｔ　ａ１．Ｂ—ｃａｔｅｎｉｎ　ｐｒｉｍｅｓ　ｏｒｇａｎｉｚｅｒ　ｇｅｎｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｂｙ　ｒｅｃｒｕｉｔｉｎｇ　ａ　ｈｉｓｔｏｎｅ　Ｈ３　ａｒｇｉｎｉｎｅ　８　ｍｅｔｈｙｈｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，Ｐｒｍｔ２．Ｄｅｖ　Ｃｅｌｌ，２０１０，１９：２２０～　２３１．　ＭｃＧｒａｗ　Ｓ，Ｖｉｇｎｅａｕｌｔ　Ｃ，Ｓｉｒａｒｄ　ＭＡ．Ｔｅｍｐｏｒ￣ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎｖｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｃｈｒｏｍａｔｉｎ　ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎ　ｇｅｎｅ　ｒｅｇｕｌａ—　ｔｉｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｅａｒｌｙ　ｂｏｖｉｎｅ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｅｍｂｒｙｏ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｒｅｐｒｏ一