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1、1CIITA 调控 MHCII类分子表达分子机制的研究进展【关键词】 CIITA MHC II 转录调控 表达 抗原提呈MHCII 类分子抗原处理、 提呈通路在调控 CD4+T 细胞激活及特异性应答的过程中发挥重要的作用, T 细胞的功能在很大程度上取决于 MHCII 类分子的表达水平。因此, 精细调节 MHCII 类分子的表达对于免疫应答的控制是至关重要的。MHCII 类分子的组成性表达仅限于特化的抗原提呈细胞, 如树突状细胞（dendritic cell, DC）及 B 淋巴细胞。但是, 在不表达 MHCII 类分子的细胞中, 多种刺激特别是干扰素 （IFN ）可诱导该分子的表达。MHCI
2、I 类分子表达的诱导主要发生在转录水平, 其编码基因的上游启动子区含有一系列高度保守的顺式元件, 包括 W/S 盒、 X1 盒、 X2 盒和 Y 盒 , 为组成性或诱导性表达 MHCII 类分子所必需。虽然 MHCII 基因的转录只存在于有限的几类细胞中, 但能与MHCII 基因启动子元件结合的转录因子如调节因子 X(regulatory factor X, RFX, 与 X1 盒结合) 、 核因子 Y(nuclear factor Y, NFY, 与 Y 盒结合)、 cAMP 反应性结合蛋白（cAMP responsive binding protein, CREB, 与 X2 盒结合)等几
3、乎表达于所有细胞。MHCII 基因反式作用子（class II transactivator, CIITA）在研究2裸淋巴细胞综合征时被分离, 发现其通过影响 MHCII 的转录水平, 从而调节机体的免疫功能。现就 CIITA 调控 MHCII 基因转录的分子机制及可能的临床应用综述如下。1 CIITA 的结构人类 CIITA 基因位于 16 号染色体（16p13.13 ）, 全长 4543 bp。CIITA 基因的转录在人类由 4 种独立的启动子控制（pI、 pII、 pIII 和 pIV）, 分别产生 4 种不同的转录本。pI 特异性、 组成性地在 DC 中激活; pII 激活的分子机制目
4、前尚不清楚; pIII 主要在B 细胞中组成性激活, 在成纤维细胞和内皮细胞中, 亦可通过IFN 诱导激活; IFN 诱导可使 pIV 在多种细胞中激活, 产生最主要的诱导型 CIITA。4 种转录本在第一外显子区存在差异, 表达 3种不同的 CIITA 蛋白。但是, 用不同的 CIITA 转染细胞后发现, 3 种不同的 CIITA 蛋白具有相同的生物学活性。最先获得鉴定的是 III 型 CIITA, 它由 1130 个氨基酸组成, 相对分子质量为 123500。CIITA 由酸性反式激活结构域（acidic transactivate domain, ATA） 、 富含脯氨酸/丝氨酸/ 苏氨
5、酸结构域(proline/serine/threonine rich domain, PST)、 GTP 结合结构域（GTP binding domain, GBD）及富含亮氨酸重复区（leucinerich repeats, LRR）组成, 可分别与转录因子、 基本转3录复合物、染色质修饰酶等相互作用（表 1） 。几个结构域在激活MHCII 基因启动子的过程中都发挥重要作用, 缺一不可。表 1 与 CIITA 的结构域相互作用的蛋白（略）2 CIITA 调节 MHCII 基因转录的分子机制机体主要通过控制 CIITA 的表达来调节 MHCII 基因的表达水平, 进而控制 T 细胞在免疫应答中
6、的强度。近年来的研究发现, CIITA 不与 DNA 直接结合, 而是通过与 CREB、 RFX 和 NFY 等转录因子相互作用, 作为一个共活化分子被招募至 MHCII 启动子附近, 参与该基因的转录调控。CIITA 仅存在于表达 MHCII 类分子的细胞, 且其表达水平与 MHCII 基因的转录水平呈正相关, 因而被认为是 MHCII 基因表达最关键的调控分子。因此, CIITA 调节MHCII 表达水平的分子机制越来越多地受到关注。2.1 CIITA 参与调控 MHCII 基因转录的起始 CIITA N 端125 个氨基酸是一个可独立激活转录的结构域。这个区域的氨基酸序列分析提示, 该结
7、构域存在 3 个 螺旋, 含有高比例的酸性残基。Fontes 等发现 1, CIITA N 端酸性激活结构域可与 RNA 聚合酶 II的基本转录因子 TFIID 的 Mr 32000 亚基（TAFII32）结合。突变分析显示, 缺失 N 端结构域的 CIITA 突变体与 TAFII32 结合的能力减4弱, 其激活转录的活性降低。CIITA 与 TAFII32 的相互作用可能提示CIITA 能与基本转录因子 TFIID 接触, 而 CIITA 的存在可能导致MHCII 趋向性 TFIID 复合物的形成。Mahanta 等2证实, CIITA亦能与 TFIIB 相互作用, 而后者可通过招募 RNA
8、 聚合酶 II 进入起始前复合物（preinitiation complex, PIC）, 进而激活转录。2.2 CIITA 在染色质重建、 组蛋白修饰中的作用 染色质由DNA 及组蛋白形成的核小体结构组成。转录前染色质结构发生一系列重要的变化是基因活化并开始转录的前提。由核小体网链形成的高度有序的染色质必须去凝聚, 基因启动子和增强子上的核小体变成开放式的疏松结构称为染色质重建（chromatin remodeling）, 以利于转录因子接近。组蛋白乙酰化或甲基化修饰均可影响基因转录的活化或抑制过程。Beresford 等3的研究表明, CIITA 通过与RFXCREBNFY 复合物的相互作
9、用接近启动子序列后, 可招募CBP/p300(CREB binding protein)、 p300/CBP 相关因子（p300/CBP associate factor, pCAF)等组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase, HAT）, 诱导 MHCII 基因启动子乙酰化, 使其易被转录因子接近。Tzortzakaki 等4发现, 外源性的CIITA 能招募类固醇受体共活化分子1(steroid receptor coactivator 1, SRC1, 也是一种 HAT), 促进 MHCII 基因转录的激活。SRC1 还能解除糖皮质激素对基因转录的抑制, 增强
10、 IFN诱导的 MHCII 基因转录。组蛋白甲基化是 MHCII 基因转录中发5生的另一重要的组蛋白修饰, 已发现此过程依赖 CIITA 的存在。CIITA 可与共活化分子相关的精氨酸甲基转移酶（coactivatorassociated arginine methyltransferase, CARM1）以及 CBP 协同, 参与 IFN 诱导的 MHCII 基因转录。CIITA 可特异性地招募 CARM1 至 MHCII 基因启动子附近, 导致组蛋白 H3 第 17 位精氨酸甲基化及 CBP 甲基化, 以稳定 CBP 与MHCII 启动子的相互作用, 促进组蛋白乙酰化, 从而启动 MHCI
11、I基因的转录。这种甲基化修饰在 B 细胞组成性表达及 IFN 依赖的诱导性表达 MHCII 过程中均是必需的5。近年来的研究显示, CIITA 对 MHCII 转录不仅发挥正向调控作用, 通过招募组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）, 亦可能产生诱导 MHCII 基因沉默的效应。Zika 等6发现 HDAC可致 CIITA、 NFY 和 RFX 脱离 MHCII 基因启动子, HDAC 抑制剂如曲古菌素 A(TSA)则可促进组蛋白乙酰化 , 增强 MHCII 基因的转录。外源性过表达 HDAC1 和 HDAC2 能抑制 IFN 诱导的MHCII 基因转录, 且
12、此抑制作用部分依赖于 CIITA 的存在。事实上, 这种基因激活子同时参与基因失活的事件在基因转录调控过程中并不奇怪。真核细胞基因转录除对组蛋白进行修饰外, 还通过染色质重建复合物（SWI/SNF complex）改变核小体结构, 使染色质处于相6对松弛的状态。brahma 相关基因1 （brahma related gene 1, BRG1）是 SWI/SNF 复合物中具有 ATP 酶活性的亚基, BRG1 能与 CIITA 发生相互作用, 参与 MHCII 基因的转录激活。Pattenden 等发现, 在缺乏 BRG1 的细胞中, CIITA 不能激活MHCII 基因转录, 且 CIITA
13、 的表达水平与 BRG1 的表达成正相关。免疫共沉淀研究证实, CIITA 1140 位氨基酸可与 BRG1 相互作用, 提示 SWI/SNF 复合物与 CIITA 相互作用为 MHCII 基因转录所必须7。2.3 CIITA 参与调控 MHCII 基因转录的延伸 MHCII 基因的转录不仅在转录起始环节的激活十分关键, 转录延伸环节的调控对其表达亦具有重要的意义。正向转录延伸因子 b（positive transcription elongation factor b, pTEFb）是由细胞周期蛋白依赖性激酶 9（cyclin dependant kinase 9, CDK9)及其调节亚基c
14、yclin T 组成的基本转录延伸因子, 为真核基因转录延伸所必需。pTEFb 及转录因子 IIH（transcriptional factor IIH, TFIIH）的激酶活性能磷酸化 RNA 聚合酶 II 的 C 端结构域 , 去除负向转录延伸因子（negative transcription elongation factor, NTEF）对转录延伸的抑制, 使聚合酶从转录起始复合物解离, 促进转录的延伸。 研究发现, CIITA 能分别与 cyclin T 和 TFIIH 相互作用, 提示CIITA 可能招募 pTEFb 和 TFIIH, 促进 RNA 聚合酶磷酸化及7MHCII 转录
15、的延伸8, 9。Drozina 等10的研究进一步证实, 脂多糖（LPS）通过 Toll 样受体 4细胞外调控激酶途径使 I 型CIITA 发生单泛素化, 泛素化的 CIITA 招募 pTEFb 的能力增强, 导致 MHCII 基因转录的激活。Kohoutek 等 11的研究发现,环己烷二乙酰胺诱导蛋白 1（ hexamethylene bisacetamideinducible protein 1, Hexim1）抑制 MHCII 基因转录也是通过与 CIITA 竞争性结合 pTEFb, 并且 Hexim1 相应的 siRNA 可以上调 MHCII 的转录, 证实 CIITA 可与 pTEF
16、b 相互作用。CIITA 可通过 GTP 结合结构域和 LRR 结构域发生自身相互作用, 二聚体或多聚体形式的 CIITA 能更有效地发挥功能。GTP 及LRR 的突变均能使野生型 CIITA 的核定位转变为胞质分布, 并伴随调节 MHCII 基因转录的活性丧失。最近的研究报道, 位于MHCII 基因核心启动子远端尚存在类似 S、 X 和 Y 元件的调节基序（SYmodules ）, 对激活 MHCII 基因的转录亦很重要。Gomez 等采用染色质环绕技术, 证实在 MHCII 启动子远端存在X 盒样序列（X Boxlike sequence）能与 HLADRA 启动子相互作用, 提出了一种修饰高度有序染色质的假设: 即 CIITA 多聚体以增强
