增强子结合蛋白CEBPα与细胞的增生分化.ppt

1、增强子结合蛋白C/EBP 与细胞的增生、分化和肿瘤,目前，虽然对影响肿瘤细胞生长和凋亡的异常通路已有较多了解，但对肿瘤转化的另一个关键步骤-分化抑制，还所知甚少。,C/EBP转录因子家族,C/EBPs(CCAAT enhancer binding proteins，增强子结合蛋白C)家族是一个亮氨酸拉链转录因子家族，由六个成员 (C/EBP, C/EBP, C/EBP, C/EBP, C/EBP, and C/EBP)组成。 在结构上由 N端的调控区及反式激活区和C端的碱性区(basic region,与DNA结合)及亮氨酸拉链区(L-zip, 调节二聚体化)构成。,C/EBP的结构和功能,C

2、/EBP 基因定位于 19q13.1, 无内含子， 由两个亚基组成(Fig 1C).蛋白由 N端的调控区及反式激活区和C端的碱性区(basic region,与DNA结合)及亮氨酸拉链区(L-zip, 调节二聚体化)构成。C/EBP mRNA 由cap 序列、 5 untranslated region (UTR), the C/EBP coding sequence derived from a single exon、 3 UTR、 poly A sequence 组成,研究显示C/EBP调节造血和非造血组织的增生和分化的平衡。C/EBP是一个重要的能量代谢调节蛋白，它直接激活许多重要的代

3、谢相关基因的转录。缺乏 C/EBP的小鼠在出生后8小时死亡。,C/EBPa在肝脏、脂肪、肺和造血组织高表达，控制分化相关基因的表达和抑制细胞增殖，影响这些组织的正常发育和功能。例如，C/EBP直接激活谱系特异性基因转录 (如血清白蛋白, G-CSF受体等).,转录因子PU.1是触发骨髓祖细胞发育的一个关键基因开关。C/EBP的转录因子是另外的一个发育开关。2001年,Pabst等首次报道了C/EBP基因即在AML中的突变 由于某些肿瘤的C/EBP 水平减低，提示其可能是一种肿瘤抑制因子。,通过对小鼠C/EBP的灭活，证明其在肝、脂肪、肺和造血组织的发育和功能中具有重要作用。 C/EBPa在这些

4、分化组织中高表达。它控制分化依赖基因的表达和抑制细胞的增殖。了解C/EBPa蛋白的精确分子功能，以其在致白血病突变中受到的影响，将有助于理解AML 细胞的功能异常。,通过 C/EBP-/-knockout Mice 了解 C/EBP在组织发育和分化中的作用,Liver Blood Adipose tissue Lung Neonatal hypoglycemia Agranulocytosis Missing white fat tissue Hyperproliferation,(B) Within the hematopoietic system, C/EBP is expressed a

5、t lower levels in hematopoietic stem cells (HSCs), and its expression increases progressivelyduring granulocytic differentiation via common myeloid progenitor cells (CMP) and granulocyte-macrophage progenitor cells (GMP). C/EBP is not detectable inmegakaryocyte-erythrocyte progenitors (MEP), common

6、lymphoid progenitors (CLP), or more mature lymphoid cells. Modified from Akashi et al with permission.113,C/EBP是控制组织特异性基因表达和增生抑制的的关键因子，因此协同调节终末分化细胞的两个关键特征。对这一蛋白在血液学肿瘤，以及在肺癌和皮肤癌中功能的研究，已对肿瘤细胞如何抑制C/EBP的功能有所了解。对AML (acute myeloid leukemia )病例的分析显示， C/EBP-deficient AML可能成为新的分类指标。,最近的研究表明C/EBP确实作为肿瘤抑制蛋白在许

7、多肿瘤中起作用，从而证明正常分化的废止并与细胞周期阻滞脱节是肿瘤发生发展的关键事件。,对存在异常C/EBP功能通路的患者实施靶向治疗，结合常规联合化疗，有可能根除恶性克隆。对C/EBP的异常调节如何参与肿瘤的发生发展的深入了解，为分化生物学研究打开了一扇新的大门。,转录因子PU.1是触发骨髓祖细胞发育的一个关键基因开关。C/EBP的转录因子是另外的一个发育开关。,C/EBP 是造血分化的主要调节蛋白,C/EBP 调节许多髓系基因的表达，包括编码细胞因子受体（G-CSF 、M-CSF、 GM-CSF）和乳铁蛋白等。C/EBP-deficient mice 有正常水平的(CMPs)但缺乏(GMPs

8、) 和其后的所有阶段的细胞,C/EBP增生抑制,除了促进细胞终末分化能力外， C/EBP还具有阻止细胞增殖的能力。因此在未定向细胞和细胞周期阻滞的分化细胞间起重要的开关作用。其机制是C/EBP与CDK2/ CDK4,相互作用，上调p21waf1/cip1 ，以及直接抑制E2F复合物,下调c-myc 是C/EBP 介导E2F阻滞的关键步骤，这对于粒细胞的分化是必需的。C/EBP的点突变阻止了 C/EBP-E2F的形成 ，干扰了髓系和脂肪细胞的分化。,这些突变体缺乏生长抑制特性，很可能是通过减少E2F的结合和/或失去了DNA结合能力。 有趣的是，更短的p30亚基缺乏E2F抑制作用，因此在脂肪和粒系

9、中缺乏抗有丝分裂能力,C/EBP 在血液肿瘤中的作用,C/EBP的下调和突变在许多血液肿瘤中起重要作用。这涉及到染色体易位、转录和转录后抑制等。,在粒细胞白血病中C/EBPa的表达是下调的,在AML中,C/EBPa存在一定的突变,恢复C/EBPa表达可以作为诱导分化治疗手段,从而C/EBPa可以作为一肿瘤抑制因子发挥作用。,研究发现，在粒细胞白血病中，C/EBP的表达减少（而不是C/EBP突变）与t(8;21), inv (16) or t(15;17)有关，其衍生的融合基因抑制了C/EBP的表达。因此某些AML的治疗可建立在恢复C/EBP 的功能上。,AML with the t(8;21)

10、 translocation （fusion gene RUNX1-CBF2T1 ，also known as AML1-ETO) encoding the AML1-ETO fusion protein. In AML patient samples with this translocation as well as in cell lines (AML1-ETO-positive Kasumi-1 cells) C/EBP is undetectable.,AML1-ETO siRNAs效应,AML1-ETO RNAs (siRNAs) 导致 C/EBP mRNA 15倍 增加。 AML

11、1-ETO siRNAs 加 分化诱导(transforming growth factor 1 and vitamin D3) 致C/EBP高表达，克服AML1-ETO导致的分化阻滞。提示恢复C/EBP 表达的治疗效应,C/EBP致瘤特性,在具有 t(14; 19)(q32; q13)易位的BCP-ALL（B-cell precursor acute lymphoblastic leukaemia）中， C/EBP是过表达的。 C/EBP 在 BCP-ALL (precursor-B lymphoblastic acute leukaemia) 细胞中激活 。其机制是t(14;19)(q32

12、;q13)染色体重排。14q32 ：immunoglobulin heavy chain locus (IGH)19q13.1.：C/EBP gene,Apparently normal C/EBP is over-expressedin BCP-ALL harbouring the translocation t(14;19)(q32; q13). Mutations or decreased expression ofC/EBP cause AML.,Bcr-Abl癌基因通过融合蛋白抑制 C/EBP 表达,In myeloid blast crisis, granulocyte diffe

13、rentiation is blocked. Down-regulation of the C/EBP protein has been implicated in this transition (Perrotti et al., 2002).In primary bone marrow cells taken from patients with CML in blast crisis, C/EBP mRNA is clearly present but C/EBP protein is undetectable,Bcr-Abl inhibits the translation of C/EBP mRNAThe effect of the absence of C/EBP was tested in Bcr-Abl-induced murine leukaemia,在人白血病的发生中，C/EBP 可以展示其致瘤性和肿瘤抑制特性。在非造血系统癌症中未发现C/EBP 突变。在人的肺和子宫内膜癌，C/EBP上游启动 子区 DNA超甲级化与细胞C/EBP 的C/EBP低表达有关。,C/EBP的表达水平可能是这些肿瘤的早期诊断标志 。DNA修饰剂，例如去甲基和/或组蛋白乙酰化酶抑制剂可以用于这些肿瘤的治疗。,