類端粒沉默干擾體1在心血管疾病中的研究進(jìn)展

祝萍，丘金梅，廖長秀

類端粒沉默干擾體1在心血管疾病中的研究進(jìn)展

祝萍，丘金梅，廖長秀

右江民族醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，廣西百色 533000

類端粒沉默干擾體1（disruptor of telomeric silencing 1-like，DOT1L）屬組蛋白H3K79甲基轉(zhuǎn)移酶，其參與基因轉(zhuǎn)錄的表觀遺傳調(diào)控。研究表明，DOT1L參與調(diào)控心臟細(xì)胞的生長和分化，并影響心力衰竭發(fā)展進(jìn)程，其表達(dá)抑制可延緩動脈粥樣硬化發(fā)展進(jìn)程。本文綜述DOT1L與心肌梗死、動脈粥樣硬化、高血壓、心力衰竭等心血管疾病相關(guān)性的最新研究進(jìn)展，以期為上述疾病的臨床診治提供新思路。

類端粒沉默干擾體1；心血管疾?。粍用}粥樣硬化；心力衰竭

心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）是威脅人類健康的“頭號殺手”。研究表明，表觀遺傳可影響CVD的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程。多項研究表明，類端粒沉默干擾體1（disruptor of telomeric silencing 1-like，DOT1L）參與基因轉(zhuǎn)錄的表觀遺傳調(diào)控，與染色質(zhì)沉默、基因表達(dá)調(diào)控、DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞周期調(diào)控、胚胎發(fā)育等多種生物學(xué)過程密切相關(guān)，是表觀遺傳治療的新興靶點[1-3]。DOT1L可影響心臟細(xì)胞的生長和分化，心肌細(xì)胞DOT1L的特異性缺失可導(dǎo)致致死性心力衰竭（heart failure，HF），而動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）中DOT1L活性的抑制又可延緩AS的進(jìn)展。

1 DOT1L概述

在低等真核生物中，催化組蛋白H3第79位賴氨酸（H3K79）甲基化的甲基轉(zhuǎn)移酶稱作端粒沉默干擾體1（disruptor of telomeric silencing 1，DOT1）；在哺乳動物中，DOT1保守的同源蛋白稱作DOT1樣蛋白[4-5]。人DOT1L包含1537個氨基酸，包含在酵母DOT1蛋白中保守的N端甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域及將DOT1L引導(dǎo)至特定基因組位點的蛋白質(zhì)相互作用C端延伸區(qū)[6]。DOT1L是一種獨特的組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶，屬Ⅰ類甲基轉(zhuǎn)移酶家族，具有保守的SET結(jié)構(gòu)域及顯著的三維結(jié)構(gòu)特征；其生物學(xué)功能是將H3K79甲基化，形成大型蛋白質(zhì)復(fù)合體，啟動和（或）維持活躍的轉(zhuǎn)錄狀態(tài)。與其他組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶的底物位置不同，DOT1L的底物H3K79位于組蛋白H3的有序核結(jié)構(gòu)中[7-8]。DOT1L利用S-腺苷-L-蛋氨酸（S-adenosyl-L-methionine，SAM）作為酶輔因子，催化H3K79的ε-氨基的甲基化反應(yīng)直到三甲基化（H3K79me3），產(chǎn)生甲基化底物和S-腺苷-L-同型半胱氨酸[S-（5’-Adenosyl）-L-homocysteine，SAH]。研究表明，敲除DOT1/DOT1L可導(dǎo)致H3K79甲基化完全喪失。人DOT1L的1～351氨基酸序列在H3K79甲基轉(zhuǎn)移酶中是保守的，但重組蛋白的酶活性不高。其C端的391～416氨基酸序列富含15個賴氨酸和精氨酸殘基；與其他組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶相比，DOT1L只能甲基化核小體，而無法甲基化組蛋白H3及其短肽。其391～416氨基酸序列中凝集的正電荷與核小體中的DNA負(fù)鏈之間的強(qiáng)靜電相互作用對酶-底物的識別和結(jié)合至關(guān)重要；而組蛋白的翻譯后修飾則可能對酶活性較為重要[9-10]。

2 DOT1L與CVD

2.1 DOT1L與心肌梗死

心肌梗死（myocardial infarction，MI）是冠狀動脈相關(guān)疾病中最嚴(yán)重的情況之一。心肌纖維化是其主要病理特征之一，而成纖維細(xì)胞的病理性增殖及心肌細(xì)胞外基質(zhì)的異常沉積是心肌纖維化的典型表現(xiàn)[11]。MI發(fā)生后，成纖維細(xì)胞被激活并在心臟修復(fù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。心臟修復(fù)反應(yīng)會對成纖維細(xì)胞的激活進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控；在MI愈合增殖階段，基質(zhì)合成肌成纖維細(xì)胞早期擴(kuò)張，隨后在成熟瘢痕中失活并獲得靜止成纖維細(xì)胞表型[12]。研究推測，纖維化的內(nèi)源性負(fù)調(diào)節(jié)因子可能在保護(hù)MI后心臟免受不良重塑中發(fā)揮關(guān)鍵作用[13]。

轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）是激活成纖維細(xì)胞的中樞介質(zhì)，可刺激心臟成纖維細(xì)胞遷移，誘導(dǎo)整合素在細(xì)胞表面表達(dá)。在心肌成纖維細(xì)胞中，TGF-β主要通過Smad3級聯(lián)反應(yīng)或非Smad途徑，參與細(xì)胞的增殖和分化、細(xì)胞凋亡及細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的不平衡轉(zhuǎn)換。MI發(fā)生后，持續(xù)性的缺血、缺氧會導(dǎo)致TGF-β活化，Smad2/3高表達(dá)，促進(jìn)纖維形成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，引起心肌細(xì)胞纖維化，進(jìn)一步加重心肌損傷。MI發(fā)生時，減少心肌細(xì)胞的纖維化有利于改善心臟功能[14]。

組蛋白甲基化是一種由組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶和去甲基化酶引導(dǎo)的平衡機(jī)制。DOT1L不僅能夠調(diào)控H3K79me3的甲基化，還可參與染色體和異染色質(zhì)的形成。在病理狀態(tài)下，DOT1L可被招募至特定基因區(qū)域。在急性髓系白血病中，HOX位點出現(xiàn)異常H3K79甲基化模式[15]。非小細(xì)胞肺癌TGF-β1誘導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化研究發(fā)現(xiàn)H3K79me3減少，H3K79me3降低是TGF-β1作用的結(jié)果[16]。以血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增殖遷移、增強(qiáng)纖維化蛋白時，DOT1L通過脾臟酪氨酸激酶啟動子H3K79me2修飾，促進(jìn)脾臟酪氨酸激酶的表達(dá)；而脾臟酪氨酸激酶通過激活TGF-β1/Smad3信號通路，促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖和纖維化，抑制DOT1L可改善成纖維細(xì)胞的增殖和纖維化[17]。綜上，DOT1L耗竭可能是MI纖維化的潛在治療靶點。

2.2 DOT1L與AS

增殖性血管內(nèi)膜病變是閉塞性血管疾病的主要致病原因，亦是AS及其術(shù)后再狹窄的發(fā)病基礎(chǔ)，而血管平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化是血管內(nèi)膜病變的初始表現(xiàn)。正常動脈血管壁內(nèi)皮可聚集生長因子和細(xì)胞因子等興奮因子，形成內(nèi)側(cè)層庇護(hù)所，血管平滑肌可維持血管的收縮和舒張功能。在球囊血管成形術(shù)后，內(nèi)皮細(xì)胞不可避免地被移除或損傷，導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞突然暴露于血源性刺激物中，觸發(fā)血管平滑肌細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并在管腔周圍內(nèi)膜下層形成新生內(nèi)膜病變[18]。

研究顯示，大鼠頸總動脈球囊損傷后，其DOT1L、H3K79me2和H3K79me3陽性染色細(xì)胞主要集中于新生內(nèi)膜，DOT1L水平顯著升高，表明DOT1L分子靶向翻譯在內(nèi)膜形成中起促進(jìn)作用；DOT1L失活可降低平滑肌細(xì)胞增殖標(biāo)記蛋白的水平[19]。Farina等[20]進(jìn)一步研究證實，DOT1L在血管平滑肌細(xì)胞基因表達(dá)的表觀遺傳調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用，DOT1L誘導(dǎo)H3K79me2直接調(diào)節(jié)炎癥信號分子核因子κB-1和κB-2，促進(jìn)趨化因子配體5和CXC趨化因子配體10等細(xì)胞因子表達(dá)。綜上，DOT1L可能是AS治療的潛在靶點。

2.3 DOT1L與高血壓

高血壓是一種以動脈血壓升高為特征并伴有心臟、血管、腦和腎臟等器官功能性或器質(zhì)性改變的全身性疾病。腎素–血管緊張素–醛固酮系統(tǒng)在控制血壓、細(xì)胞外液量及維持電解質(zhì)平衡等方面發(fā)揮重要作用，可調(diào)節(jié)尿液中Na+的排泄。該系統(tǒng)的過度激活是高血壓主要的發(fā)病機(jī)制之一，可導(dǎo)致器官功能發(fā)生障礙，甚至導(dǎo)致患者死亡[21]。

醛固酮是腎素–血管緊張素–醛固酮系統(tǒng)的重要組成部分，也是Na+吸收的主要調(diào)節(jié)因子，其主要通過激活鹽皮質(zhì)激素受體增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄、控制上皮Na+通道的功能而發(fā)揮作用[22]。研究發(fā)現(xiàn)，DOT1與轉(zhuǎn)錄因子AF9形成復(fù)合物結(jié)合在上皮鈉通道（epithelial sodium channel，ENaC）啟動子區(qū)域，DOT1a-AF9復(fù)合物通過直接結(jié)合和調(diào)節(jié)ENaCα啟動子特定亞區(qū)靶向組蛋白H3K79的高甲基化，在抑制ENaCα的表達(dá)中發(fā)揮重要作用；醛固酮能夠通過抑制DOT1a、轉(zhuǎn)錄因子AF9的表達(dá)，促進(jìn)AF9的S435位點磷酸化，進(jìn)而削弱DOT1a-AF9之間的相互作用，減少DOT1a-AF9的形成，增加ENaCα的表達(dá)。鹽皮質(zhì)激素受體則通過與DOT1a競爭性結(jié)合AF9來平衡DOT1a-AF9；轉(zhuǎn)錄因子AF17通過與DOT1a競爭性相互作用，抑制ENaCα[23-24]。Duarte等[25]研究顯示白種人高血壓患者使用氫氯噻嗪降壓效果可能與DOT1L調(diào)節(jié)ENaCα相關(guān)。沈燁嬌等[26]研究則表明過表達(dá)肽酶抑制蛋白16通過與血管平滑肌細(xì)胞中組蛋白H3K79特異性的甲基化轉(zhuǎn)移酶DOT1L結(jié)合，升高H3K79位點的甲基化水平，在此基礎(chǔ)上通過促進(jìn)ATF4、KLF4等關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)，最終顯著改善血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的小鼠高血壓和血管纖維化程度。綜上，推測DOT1L可能是高血壓治療的潛在靶點。

2.4 DOT1L與HF

HF是大多數(shù)CVD發(fā)展的終末階段，患者心肌細(xì)胞的壞死及凋亡、心肌細(xì)胞肥厚、心肌細(xì)胞外基質(zhì)沉積及基因表達(dá)異常等均可加重HF進(jìn)程。Nguyen等[27]通過心臟特異性KO模型證明，小鼠心臟特異性敲除DOT1L，可導(dǎo)致心室擴(kuò)張死亡率增加、心肌細(xì)胞死亡增加、收縮功能障礙和傳導(dǎo)異常。DOT1L功能缺失可使出生后和成年后小鼠出現(xiàn)致命性心肌擴(kuò)張或充血性HF。Cattaneo等[28]研究顯示，DOT1L是小鼠心肌細(xì)胞分化和成熟的關(guān)鍵酶，其介導(dǎo)的H3K79me2修飾并調(diào)控小鼠心肌細(xì)胞分化和成熟的表觀遺傳特征。

心肌細(xì)胞再生研究結(jié)果顯示，AF9在GATA4指引下招募DOT1L并結(jié)合到肌球蛋白重鏈（recombinant myosin heavy chain，MYH）6、MYH7啟動子區(qū)域，催化H3K79me2修飾，促進(jìn)心臟祖細(xì)胞相關(guān)基因的活躍表達(dá)；而H3K79me2富集于心臟分化過程中表達(dá)的基因可調(diào)節(jié)心臟分化期間特異性基因的表達(dá)，促使祖細(xì)胞向心肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化[29]。

3 總結(jié)與展望

DOT1L參與MI、AS、高血壓、HF的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)程。充分了解CVD關(guān)于DOT1L的分子機(jī)制對改善其臨床診療具有重要作用。針對DOT1L靶向用藥進(jìn)而干預(yù)DOT1L表達(dá)，或許可為CVD的防治提供一個新的思路。目前關(guān)于DOT1L與CVD的深層次作用機(jī)制仍知之甚少，應(yīng)進(jìn)一步加大基礎(chǔ)及臨床研究，探討其在CVD發(fā)病中的作用機(jī)制，為CVD的防治提供理論依據(jù)。

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（2023–02–02）

（2023–07–19）

R541

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.22.028

廣西一流學(xué)科建設(shè)青年學(xué)術(shù)骨干項目（DC2200001944）

廖長秀，電子信箱：76704799@qq.com