肥大細(xì)胞小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的研究進(jìn)展

王書(shū)揚(yáng)，孟 迪，徐嘉偉，譚春娥，袁隆玥，胡艷欣

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，北京 海淀 100193)

小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(Microphthalmia-associated transcription factor,MITF)是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。MITF基因主要在黑素細(xì)胞[1]、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(Retinal pigment epithelial cells,RPE)[2]、破骨細(xì)胞[3]和肥大細(xì)胞(Mast cell,MC)[4]中表達(dá)。MITF調(diào)控的生物過(guò)程的范圍很廣，包括細(xì)胞分化、存活、增殖、侵襲、衰老、代謝等[5]，肥大細(xì)胞的生理功能離不開(kāi)MITF。

在小鼠中MITF位于mi(microphthalmia)基因座，mi基因座的突變導(dǎo)致小鼠表現(xiàn)為小眼畸形、聽(tīng)覺(jué)障礙和白化[6-7]。人類(lèi)MITF突變會(huì)導(dǎo)致一些疾病，如Waardenburg綜合征2型，表現(xiàn)為毛發(fā)色素沉著障礙和耳聾[8-9]；MITF突變還可導(dǎo)致更為嚴(yán)重的Tietz綜合征[10]。

1 MITF的結(jié)構(gòu)和不同亞型

MITF屬于小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子家族(MiT)，該家族都具有基本螺旋-環(huán)-螺旋亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域(Basic helix-loop-helix leucine zipper,bHLH-LZ)。MITF以bHLH-LZ結(jié)構(gòu)與靶基因的DNA的M-boxes(5′-TCATGTG-3′)以及回文DNA序列(E-boxes，5′-CACGTG-3′)特異結(jié)合，可調(diào)節(jié)參與不同細(xì)胞過(guò)程的靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮不同的生物學(xué)功能[11]。

MITF在不同組織具有不同的亞型。MITF-M是黑素細(xì)胞中唯一表達(dá)的亞型，也在RPE中少量表達(dá)[12]；MITF-D在RPE和單核細(xì)胞譜系中表達(dá)；MITF-A和MITF- H在不同組織中普遍表達(dá)。肥大細(xì)胞中表達(dá)的亞型為MITF-A、MITF-E和MITF-Mc[13]。所有亞型均擁有由不同外顯子編碼的特異的氨基端，羧基端為所有亞型共有，由MITF基因的外顯子2-9編碼，包含了蛋白質(zhì)的重要功能域：激活域(Transactivation domains,TAD)和bHLH-LZ(如圖1)[14]。不同亞型的MITF轉(zhuǎn)錄激活的目標(biāo)基因略有差異，能有一定選擇性地實(shí)現(xiàn)不同細(xì)胞類(lèi)型的相應(yīng)功能[13,15]。

圖1 MITF的不同亞型[14]Fig.1 Isoforms of MITF[14]

2 MITF在肥大細(xì)胞的生物學(xué)功能

2.1 分化 MITF可促進(jìn)黑素細(xì)胞[1]、RPE[2]、破骨細(xì)胞[3]和肥大細(xì)胞[4]的分化、成熟。MITF基因在肥大細(xì)胞中高表達(dá)，上調(diào)多個(gè)肥大細(xì)胞的重要功能基因，MITF等位基因同時(shí)沉默突變的小鼠肥大細(xì)胞減少并且表現(xiàn)為功能缺陷[16]。肥大細(xì)胞起源于骨髓，肥大細(xì)胞的遷移依賴(lài)于干細(xì)胞生長(zhǎng)因子的刺激和整合素的介導(dǎo)，通過(guò)粘附于成纖維細(xì)胞遷移到靶組織，在局部微環(huán)境的刺激下分化成熟[17]。MITF調(diào)控免疫球蛋白超家族的粘附分子SgIGSF，MITF突變的肥大細(xì)胞不能粘附成纖維細(xì)胞，導(dǎo)致組織肥大細(xì)胞的缺失[18]。肥大細(xì)胞與嗜堿性粒細(xì)胞有共同的祖細(xì)胞，即粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞祖細(xì)胞，二者分化的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)錄因子。CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(CCAAT/enhancer-binding proteins,C/EBPα)是嗜堿性粒細(xì)胞關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子，有研究表明，C/EBPα和MITF相互拮抗，沉默彼此的轉(zhuǎn)錄[19]。

2.2 抗凋亡 MITF可調(diào)節(jié)抗凋亡因子BCL2和BIRC7(ML-IAP)的表達(dá)。在黑素細(xì)胞前體，MITF的缺失導(dǎo)致細(xì)胞從神經(jīng)嵴出現(xiàn)后在2 d內(nèi)凋亡[20]。由于破骨細(xì)胞形成障礙，MITF缺陷和BCL2缺陷的小鼠均表現(xiàn)出嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松[20]。BCL2也是肥大細(xì)胞的抗凋亡因子，肥大細(xì)胞缺乏干細(xì)胞因子(Stem cell factor,SCF)刺激時(shí)，MITF下調(diào)，凋亡增加，BCL2也下調(diào)[21-22]。

2.3 細(xì)胞周期 MITF在細(xì)胞增殖、侵襲和衰老中的作用在黑素細(xì)胞中研究較多[23]。MITF被認(rèn)為是黑色素瘤的主要致癌基因，是鑒定黑素瘤靈敏特異的標(biāo)記物和治療靶點(diǎn)。MITF對(duì)黑素細(xì)胞增殖的調(diào)控呈現(xiàn)為“變阻器模型”[24]，即高M(jìn)ITF活性水平促進(jìn)p21(CDKN1A)和p16INK4a(CDKN2A)的表達(dá)，使黑素細(xì)胞周期停滯并進(jìn)入分化；中等MITF活性水平促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖；低活性水平的MITF導(dǎo)致細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶抑制蛋白p27(Cyclin-dependent kinase inhibitor,CDKN1B)的水平升高，細(xì)胞增殖變慢，去分化，侵襲性增強(qiáng)；活性進(jìn)一步降低可導(dǎo)致細(xì)胞衰老和死亡。

2.4 肥大細(xì)胞的介質(zhì)合成 體外添加IL-3和SCF培養(yǎng)的MITF-/-小鼠的骨髓來(lái)源的肥大細(xì)胞祖細(xì)胞(BM-derived MC,BMMC)不能分化、成熟，細(xì)胞內(nèi)缺少顆粒，使其表達(dá)外源的MITF后顆?；謴?fù)[13]。蛋白酶是肥大細(xì)胞顆粒的重要組成部分，MITF幾乎上調(diào)了所有編碼蛋白酶的基因(如小鼠肥大細(xì)胞蛋白酶[25]、類(lèi)胰蛋白酶[26]和顆粒酶B[27])。造血性前列腺素D2合成酶參與合成前列腺素D2，也受MITF調(diào)控，MITF缺陷的轉(zhuǎn)基因小鼠的BMMC在IgE刺激下不能正常地釋放前列腺素D2[28]。

2.5 肥大細(xì)胞的KIT受體 KIT是原癌基因c-kit編碼的酪氨酸激酶家族受體III型的成員，與配體SCF結(jié)合后自磷酸化激活，啟動(dòng)細(xì)胞信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生的細(xì)胞效應(yīng)包括增殖、存活、分化和介質(zhì)釋放等[29]。MITF突變小鼠和SCF/KIT缺陷小鼠相比，兩者的肥大細(xì)胞和黑素細(xì)胞的表型都極為相似[30]。KIT受體和KIT信號(hào)下游的激酶RSK都是MITF的靶基因，對(duì)MITF-/-的肥大細(xì)胞而言，受體和通路上的激酶都得不到轉(zhuǎn)錄因子的刺激，導(dǎo)致了肥大細(xì)胞對(duì)SCF信號(hào)反應(yīng)的缺乏[22]。

2.6 調(diào)節(jié)過(guò)敏反應(yīng) MITF除了通過(guò)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子活性實(shí)現(xiàn)細(xì)胞調(diào)控外，近年還發(fā)現(xiàn)MITF部分位于線粒體中，并可以與丙酮酸脫氫酶(Pyruvate dehydrogenase,PDH)的亞基結(jié)合，研究發(fā)現(xiàn)，MITF的過(guò)表達(dá)降低了PDH活性，表明MITF是PDH的負(fù)調(diào)節(jié)物[31]，PDH是三羧酸循環(huán)的主要調(diào)節(jié)劑，通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體ATP的產(chǎn)生影響肥大細(xì)胞激活時(shí)活性介質(zhì)的釋放。因此MITF也通過(guò)PDH間接地調(diào)節(jié)了肥大細(xì)胞介導(dǎo)的過(guò)敏反應(yīng)。

3 展望

肥大細(xì)胞是先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的重要組成部分，是免疫監(jiān)視的關(guān)鍵細(xì)胞[32]。MC擁有大量的表面受體，包括免疫球蛋白受體、病原體相關(guān)分子模式受體等，能夠迅速檢測(cè)病毒、細(xì)菌和寄生蟲(chóng)的侵襲，MC表面的多種細(xì)胞因子和趨化因子的受體，賦予它們?cè)谘装Y部位被募集和激活的能力[33]。激活的MC合成釋放多種活性介質(zhì)，與參與炎癥的細(xì)胞互作調(diào)節(jié)宿主免疫，不僅在過(guò)敏反應(yīng)，也在多種疾病和抗感染中發(fā)揮了重要作用[34]。闡明MITF的生物學(xué)功能將有助于深入研究肥大細(xì)胞在不同疾病發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮的作用，將為進(jìn)一步揭示疾病發(fā)生的本質(zhì)提供有價(jià)值的資料。