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1、M I TF ( microp ht halmia - associtated t ranscrip tio n factor , M I TF) 是小眼畸形相关转录因子 ,它具有基本 - 螺旋 - 环 - 螺旋 - 亮氨酸拉链 ( basic - helix - loop - helix - leucine zip2 per ,b HL HZip) 结构 。在研究过程中发现 M I TF 参与了多种 细胞包括色素细胞 、肥大细胞 、破骨细胞的发育 、分化和功能 调节 ,其中尤其是在色素细胞中起着关键的作用 。1 M I TF 的起源和发现M I TF 的发现源于突变小鼠 。1942 年 He
2、rt wig 发现一种放射诱导的突变小鼠 ,其后代表现出小眼畸形 ( 眼裂减少) 、 早发性耳聋 、皮毛和虹膜的色素减退 ,将其命名为 microp h2t halmia (小眼畸形) ( mi/ mi) 小鼠 ,突变的基因为 mi 基因 。研 究证实耳聋和色素减退是由于皮肤和内耳黑素细胞缺乏所 致 ,小眼畸形则是破骨细胞发育障碍引起 。此后又发现多种mi 等位基因 。1990 年 Hara 等在研究血管加压素启动子的 调控时获得一种转基因小鼠 V GA - 9 ,表现出小眼畸形和白 色皮毛 。V GA - 9 小鼠表型非常类似于 mi 小鼠 , 等位基因 研究证实 V GA - 9 小 鼠
3、转 基 因 插 入 突 变 恰 好 发 生 在 mi 位 点 。1993 和 1994 年 Hodgkinso n 和 Tachibana 等 分 别 利 用 V GA - 9 小鼠成功克隆出 microp ht halmia 基因和其人类对应的 M I TF 基因 。2 M I TF 的基因结构和蛋白质异构小鼠 mi 基因定位于第六号染色体 ,该基因的结构基因由 9 个外显子构成 ,编码的蛋白称为 M I TF 蛋白 ,M I TF 蛋白 由 419 个氨基酸残基构成 ,其中包含 1 个 b HL HZip 结构 ,该 结构为蛋白质功能区 。人类 M I TF 基因定位于人类第三条 染色体
4、3 P14 . 1 3 P12 . 3 。M I TF 基 因 的 结 构 也 是 由 9 个 外 显 子构成 ,编码的蛋白与 mi 蛋白有 94 . 4 %的同源性 。根据蛋 白氨基酸的不同 ,目前已经发现至少 6 个异构体 ,即 M I TF -A 、M I TF - B 、M I TF - C、M I TF - D 、M I TF - H 和 M I TF - M 。 其中 M I TF - M 由 419 个 氨 基 酸 构 成 , 氨 基 端 包 含 1 个 M 域 ,它选择性表达于黑素细胞和黑素瘤细胞 ; M I TF - A 表达 于包括视网膜色素上皮在内的多种类型的培养细胞 ,
5、 M I TF- M 则在胚胎和发育中的鸡眼睛视网膜色素上皮细胞表达丰富 。各种 M I TF 异构体都具有 b HL HZip 结构 ,这是 M I TF 的活性部位 。目前已从 7 种物种中克隆了 M I TF ,包括人 、小 鼠 、大鼠 、仓鼠 、鸡 、鹌鹑 、斑马鱼等 。这些克隆高度同源 , 尤 其是 M I TF 的 b HL HZip 结构 、2 个活化区和 MA P K 靶序列( M I TF 的作用位点) 。3 M I TF 与黑素形成的调控在人类和小鼠 ,M I TF 基因突变表型主要表现在皮肤色素减少 、听力损害和虹膜色素异常 ,这是突变所导致的皮肤 、 内耳黑素细胞以及眼
6、睛黑素细胞和视网膜上皮细胞缺乏或功能障碍引起 ,说明 M I TF 在黑素细胞发育 、存活中起着重 要的作用 。M I TF 可调控酪氨酸基因家族的表达 ,从而参与黑素生 成的调控 。酪氨酸酶基因家族的三个成员 : 酪氨酸酶 、酪氨 酸酶相关蛋白 - 1 ( TR P - 1) 、酪氨酸酶相关蛋白 - 2 ( TR P -2) 基因的启动子都含有一个“M bo x”的结构 , M bo x 的核心 结构为“CA T GT G”, M I TF 可以 与 该 结 构 结 合 , 从 而 反 式 激活相应的基因表达 。M I TF 通过与酪氨酸酶基因家族启动子的作用 ,一方面 指导它们在黑素细胞中
7、特异性表达 ,另一方面参与外界刺激对黑素细胞黑素生成的调控 。根据人酪氨酸基因缺失和突变分析 ,发现在酪氨酸启动子有三个结构 : TD E、M bo x 和 E bo x ,这三个结构均含有“CA T GT G”核心模色 ,它们对于酪氨 酸在色素细胞中有效表达是必须的 ,而在非色素细胞中具有 同样结构的启动子仅有微弱表达 ,进一步研究发现 M I TF 与 这些结构结合 ,刺激启动子的转录活性 。M I TF 本身也具有细胞特异性 ,如 M I TF - M 仅在黑素细胞和黑素瘤细胞中表达 ,因此 ,M I TF 在酪氨酸酶的黑素细胞特异性表 达 中 起 着 关键作用 。TR P - 1 和
8、TR P - 2 也具有 M - bo x 结构 , 该结 构在酪氨酸家族高度保守 ,M I TF 可与 TR P - 1 基因 M - bo x结合而 活 化 其 表 达 , 并 指 导 其 在 黑 素 细 胞 中 特 异 性 表 达 。M I TF 对 TR P - 2 基因表达的作用尚有争议 ,转基因实验中以 Hela 细胞中共转染人 M I TF 和 TR P - 2 基因 ,结果是显示 M I TF 不能转录活化 TR P - 2 基因 。而在 N1 H3 T3 细胞中 , 小鼠 M I TF 能 活 化 人 TR P - 2 基 因 , 在 M I TF 缺 失 小 鼠 , TR
9、P - 2 的表达尚大部分保留 。M I TF 异位性表达 , 仅能使结构性表达 TR P - 2 的 细 胞 发 生 向 黑 素 细 胞 表 型 的 转 化 。这说明 M I TF 可能不是 TR P - 2 基因的主要调控因子 。外界刺激如黑素细胞刺激素 ( - MSH) , SCF 等 。可 通过一系列信号级联途 径 , 如 CAM P 途 径 、MA P K 途 径 , 刺 激 M I TF 的 表 达 , 或 使 M I TF 磷 酸 化 而 激 活 或 降 解 , 再 由M I TF 介导 ,通过与酪氨酸酶基因家族成员的启动子相应区域作用 ,调控黑素的生成 。黑素的主要分类 ,即黑
10、/ 棕色的优黑素和红/ 黄色的褐黑 素 ,皮肤褐/ 优黑素比例的不同决定不同的皮肤类型 。在红发 、白肤的个体褐黑素水平较高 ,而在黑发 、深肤色个体优黑 素水平较高 。优黑素/ 褐黑素的比例主要受- MSH 和 ASP调控 。- MSH/ MC - 1 信号刺激优黑素的生成 ,而 ASP 信号刺激褐黑素的生成 。研究发现 ASP 能抑制- MSH 、毛喉 素诱导的优黑素生成 ,在该过程中酪氨酸 、TR P - 1 、TR P - 2表达下调 。进一步研究表明 ,ASP 能够抑制- MSH 诱导的M I TF 基因的表达以及 M I TF 与酪氨酸基因启动子 Mbo x 的 结合 ,从而导致酪
11、氨酸表达下调 ,最终优黑素生成减少 。4M I TF 在人类的研究进展在人类 的 基 因 学 上 , M I TF 基 因 突 变 引 起 Warrdenburg综合征 2A 型 ( WS2A) ,这是一种常染色体显性遗传性疾病 ,表现为皮肤班驳样色素减退 、虹膜色素异常 、听觉神经性耳 聋 ,是一种典型的听觉 - 色素综合征 。现在已经证实这些症状是由于相应部位的黑素细胞缺乏所致 。目前 ,已报道超过20 种的 M I TF 突变等位基因 ,这些基因编码截短或非截短的 突变 M I TF 蛋白 。Tietz 综 合 征 是 另 外 一 种 色 素 - 听 觉 综 合 征 , 表 现 与WS2
12、 类似 ,但色素减退更为广泛和严重 ,此外重度听力丧失 是 Tietz 综合征的一个特征 。在 Tietz 综合征中 M I TF 基因发生框架内突变 ,导致 M I TF 蛋白 Arg217 缺失 。在 Tietz 综 合征中突变的 M I TF 蛋白在体外显示有显性负调控效应 ( 损素细胞优黑素合成而促进褐黑素合成 。该过程中酪氨酸酶显性遗传 ,症状在杂合子个体更为显著 。这些个体有一个野生型 M I TF 基因拷贝和一个突变的基因拷贝 。在 Tietz 综合征中 ,可能 突 变 的 M I TF 蛋 白 干 扰 了 正 常 M I TF 蛋 白 的 功 能 ,导致 M I TF 蛋白功能
13、丧失 ,从而导致黑素细胞发育障碍 。 而在 WS2 中 ,突变的 M I TF 蛋白无显性负调控效应 ,因此仍存在有功能的 M I TF 蛋白 ,但其剂量不足以实现黑素细胞的 发育 。在 WS2 不同个体症状严重程度的差异可能是由于残留的正常 M I TF 蛋白量的不同以及不同个体不同器官黑素 细胞发育所需 M I TF 蛋白的量不同所致 。5M I TF 在小鼠上的研究进展在老鼠的 M I TF 基因突变中影响了不同细胞类型的发生 ,包括黑色素细胞 、眼睛视网膜色素上皮细胞 、破骨细胞 。 M I TF 基因受体属于 M YC 蛋白质家族 ,同样有 b HL HZip 结 构和对细胞特殊靶细
14、胞基因粘和物 DNA 和相关的蛋白质 。在鼠上突变 Mitf 基因影响几个不同的细胞类型的发展 。 在神经前段起源的黑素细胞全部突变 , 结果在表皮 、眼睛和内部的耳朵上是减少或缺少了色素沉着 ,这些基因在眼睛和 杆状细胞中也同样影响有颜色的上皮细胞 , 当有少许基因 突变导致破骨细胞损失 。大约有一半的 Mitf 等位基因是通过继承遗传的白色测定点位 ,并且在表皮颜色变浅的时候杂 合的野性型 ,这些残留的等位基因在同型的结合的条件下是 隐性 的 , 而 能 展 现 出 显 型 的 纯 合 子 的 条 件 。Mitf mi - spotted ( Mitf mi - sp ) 突变是不平常的
15、,是为了显示一种显型基因仅是 结合其他的突变基因的位点 。Moller A 在研究视网膜电描法来诊断小眼畸形突变小 鼠视网膜功能 ,研究多等位基因 M I TF 基因对在小鼠视网膜 的影响 。M I TF 小鼠提供了一个罕见的机会 ,视网膜变性使 得视网膜色素的上皮细胞缺少 。视网膜电描法习惯的鉴定视网膜的功能和决定 M I TF 基因在视觉系统中的作用 。在16 周日龄的老鼠中 ,同型结合的 Mitf ( Mi - wh) / Mitf ( Mi - wh) , Mitf ( mi - sp) / Mitf ( mi - sp) Mitf ( mi - bws) / Mitf ( mi -
16、bws) 和除野生老鼠 Mitf ( Mi - wh) / Mitf ( mi - sp ) 复合异质结 合突变体外 。虽然各自动物已开始一次实验 ,复杂动物的基 因型也做了实验 ,通过视网膜电描法在正常的里面找到 Mitf( mi - sp) / Mitf ( mi - sp) 。Steingrimsso n E 提出 M I TF 蛋白质是原癌 基 因 ( M YC)超基因家族的一员 , 它具有 b HL HZip 转 录 因 子 结 构 。并 已 经知道细胞专一性的粘合同型二聚体的靶基因异源二聚体的关联蛋白 。在表现型中大多数的突变对基因座有不同的影响 ,等位基因系列的显型来源正常的白色小眼畸形小
