溴结构域蛋白2:有望作为治疗银屑病的新靶点

邹朋,李俊琴,王泽洪,李新华

银屑病是一种慢性、易复发的炎症性皮肤病,主要特征是免疫细胞浸润、表皮过度增生、角质形成细胞异常分化,其发病机制尚不明确,但已知与遗传、环境、免疫等多种因素密切相关[1]。目前已证明与银屑病相关的基因超过60个,其中大部分参与免疫调节和表皮角质形成细胞增殖和分化[2]。然而,银屑病的特定致病因素和分子机制仍需要深入研究。现有的银屑病治疗手段主要包括局部治疗(如糖皮质激素和维生素D3类药物)、系统性治疗(如免疫抑制剂和生物制剂)和光疗等,但这些治疗手段都存在一些限制和挑战[3]。例如,糖皮质激素和免疫抑制剂等系统性药物具有明显的副作用,包括免疫抑制、糖尿病和高血压等[4]。另外,这些治疗手段并不能完全治愈银屑病,只是缓解症状,同时也存在复发和耐药性等问题。转录调节基因-溴结构域蛋白2(bromodomain protein 2,BRD2),作为转化医学研究领域的新方向,可为银屑病患者提供更安全、有效且经济的治疗药物选择。本文总结了BRD2的最新研究进展,旨在为银屑病的治疗提供新思路。

1 BRD2的概述

1.1BRD2的基本结构和功能 BRD2,又称RING3或Fsrg1,是一种转录调控因子,属于溴结构域和末端外结构域蛋白家族(bromodomain and extra-terminal,BET)中的一员,其基因位于人类染色体6p21.3,由10个外显子和9个内含子组成,编码一个包含754个氨基酸的蛋白[5]。BRD2蛋白由两个串联在N末端的溴结构域(bromodomain, BD)和一个C末端外结构域(extra-terminal domain, ET)组成:N末端的BD具有高亲和力与乙酰化组蛋白H4交互;而C末端的ET结构域与转录因子等其他蛋白相互作用,在基因表达的调控中发挥重要作用[6]。BRD2表现出高度保守性,在哺乳动物物种中具有显著的同源性,虽其表达量相对较低,但在调控细胞增殖、神经细胞生长、脂肪生成和细胞免疫调节等方面都具有重要作用[7]。

1.2BRD2作为转录调控因子的机制 转录调控因子BRD2可通过BD结构域结合组蛋白和非组蛋白上的乙酰化标记的染色质,参与染色质重构及基因转录等过程的调控,并通过组蛋白修饰增强上游启动子功能[8]。此外,BRD2可与其他核蛋白如RNA聚合酶Ⅱ(RNA Pol Ⅱ)和调控因子相互作用,调控基因转录过程中的多个阶段[9]。BRD2的主要作用是调控细胞增殖和分化过程中的多个信号途径,这些信号途径在炎症、肿瘤等细胞的发生和生长中起着重要作用[10-11]。最近的研究还发现,BRD2可能介导转录重构机制,影响角质形成细胞、巨噬细胞和T细胞等免疫细胞的功能,从而参与银屑病、系统性红斑狼疮和多种癌症等自身免疫和炎症性疾病的发病过程[12]。

2 BRD2在银屑病中的表达和调控

2.1BRD2在银屑病中的分布和表达水平 BRD2是一种主要存在于皮肤和其他组织中的丝氨酸-苏氨酸核转录因子激酶,主要参与细胞核中的基因转录和表达调控[13]。在银屑病中,BRD2的高表达主要集中在角质形成细胞和真皮细胞的细胞核中,并且不同临床类型的银屑病和不同部位的皮损中BRD2表达的水平也有所差异。在用高通量互补DNA测序分析银屑病皮损和正常皮肤的转录组差异中发现,在银屑病患者的皮肤组织中,BRD2表达水平显著上调,而且BRD2的表达与银屑病的严重程度呈正相关[14-15]。这一发现说明BRD2在银屑病中的作用机制可能更复杂,需要进一步深入研究。此外,多项研究表明,BRD2在银屑病中参与了炎症反应、细胞增殖、角质化等多个生物学过程。例如,一项BRD2基因缺陷的小鼠动物实验发现,BRD2可以结合到某些关键炎性细胞因子基因的启动子区(例如TNF-α、IL-6等),起到转录调控的作用;研究还发现,BRD2基因敲除或药物抑制会显著降低小鼠体内IL-6和TNF-α炎性细胞因子的表达,减轻炎性反应,明显缓解了小鼠中因内毒素诱导的细胞因子炎症反应[16]。此外,BRD2也与细胞周期进程密切相关,可增加G1/S过渡期的细胞周期调控因子,可能对角质形成细胞的生存和增殖发挥一定作用[17]。这些研究成果均表明,BRD2在银屑病中可能扮演了重要的角色,需要进一步挖掘其具体作用机制,并为银屑病的治疗提供新的治疗策略。综合上述研究,可以看出BRD2在银屑病中能直接调控多种炎性细胞因子基因的表达,对皮肤内的炎症反应、细胞增殖、角质化等多种发病过程起关键作用。进一步研究BRD2在发病中的具体作用机制,可能对寻找更有效的银屑病治疗方案有重要意义。

2.2与BRD2相关的遗传变异和表观遗传修饰 近年来,越来越多的研究表明,基因的多态性与银屑病的发生和发展有着密切的关系[18]。BRD2基因多态性主要分为单核苷酸多态性(single nucleotide poly-morphisms, SNP)和串联重复序列多态性(tandem repeat polymorphism,STR),与自身免疫和炎症过程密切相关。其中,SNP是指基因中单个核苷酸的突变导致的变异,而STR则是指DNA序列中短重复单元的重复或缺失所导致的基因组变异。除了遗传突变,表观遗传修饰如甲基化、去甲基化和组蛋白修饰等也可以影响BRD2基因的表达和调控[19]。在银屑病病变区域的皮肤组织中发现,BRD2的表达水平与组蛋白修饰、DNA甲基化等表观遗传修饰紧密相关[20]。这表明,BRD2在皮肤组织中的表达和调控受到复杂而精细的调节,其表观遗传修饰可能是银屑病发病和病情严重的重要因素之一。另外还有研究表明,环境因素如阳光照射和吸烟等可能会影响BRD2的表达和调控,与银屑病的发生和发展有关[21]。

2.3BRD2调控银屑病相关基因的表达 银屑病是一种炎症性皮肤疾病,在银屑病的发病机制中,涉及到许多炎性细胞因子如TNF-α、IL-17、IL-23和IL-36等的释放[22]。这些炎性细胞因子通过激活相应的信号通路,诱导内皮细胞、树突状细胞、角质形成细胞以及免疫细胞的异常活化,从而导致皮肤的病变。Denis等[23]发现BRD2通过识别和结合乙酰化组蛋白底物,调控如IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性因子基因的转录表达,从而影响银屑病中角质形成细胞的炎症反应。在IL-17A介导的炎症反应中, BRD2能够介导促炎趋化因子IL-8的产生致使角质形成细胞发生炎症反应,对疾病炎性介质的形成和炎症反应发挥重要作用[24]。在研究炎症基因是如何精确调节炎症反应时,Choi等[25]发现BRD2在脂多糖(LPS)诱导的小鼠原代星形胶质细胞中通过与染色质结合组蛋白修饰调控纤溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)的启动子,从而调节IL-6、IL-1β和TNF-α等促炎细胞因子的表达。

除了炎症因子,BRD2还调节了多个细胞增殖和分化的因子。在小鼠T辅助17细胞(T-helper 17, Th17)分化过程中,BRD2以乙酰化敏感的方式与信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator oftranscription 3, STAT3)结合,并促进STAT3募集与干扰素调节因子4(interferon regulatory factor 4, IRF4)结合的活性增强子,在增强Th17细胞发育和获得性免疫所需的遗传程序中发挥重要作用[26]。

由此可见,BRD2在银屑病的病理生理过程中具有多重作用。它参与了皮肤细胞的增殖、分化和代谢,调节了免疫细胞的活化、分化和移位,介导了炎症反应和免疫调节等过程。

3 BRD2抑制剂

目前,已经开发了多种BRD2抑制剂,包括小分子化合物、邻苯二甲酸、环磷酰胺等。可分为以下4类:①小分子化合物:目前最常用的BRD2抑制剂。包括BET蛋白抑制剂JQ1、I-BET151和GSK525762A等。这些小分子化合物可以通过与BRD2结合来抑制相关转录因子的激活,从而达到治疗或控制疾病的效果[27-28]。例如在小鼠银屑病样炎症模型中,BET抑制剂JQ1通过调控转录因子视黄酸受体相关孤儿受体C(RORC)的表达,降低IL-17A/IL-22的表达,从而抑制咪喹莫特(imiquimod,ImQ)诱导的皮肤炎[29]。②siRNA:一种RNA分子,可以特异性地抑制特定基因的转录和表达。研究表明,通过引入特定的BRD2 siRNA来抑制BRD2的表达,可以显著地降低IL-8、IL-17、TNF-α等炎症因子的产生,减缓银屑病等免疫性疾病的发展和病情的严重性[30]。③BRD2抗体,将其注射到病变部位,可有效减缓皮肤病变程度,改善患者的症状。④除了上述抑制剂外,CRISPR/Cas9技术等也可以进一步提高BRD2抑制剂的疗效和治疗效果[31]。

目前的BRD2抑制剂通过不同的机制阻断BRD2的功能,如阻止BRD2与组蛋白修饰相互作用、阻断其介导的转录调节活动等。在临床试验方面,BRD2在皮肤病治疗中的应用仍处于初级阶段。虽然目前还没有治疗银屑病的BRD2抑制剂的临床试验数据。然而,考虑到BRD2在动物模型中显现出的治疗效果,以及其在一些其他疾病(如自身免疫性疾病)的临床试验中显示出的良好耐受性,有充分的理由相信BRD2抑制剂可能成为治疗银屑病的潜在候选药物。

4 小结和展望

近年来银屑病患病率逐年上升,全球大约1.25亿的人口受影响,仅我国就约有1 000万患者[32]。银屑病呈慢性反复发作过程,病程长且易复发,治疗难度大。患者的皮损不仅瘙痒难忍、容易感染,巨大的心理压力容易诱发焦虑、抑郁症等心理疾病,既给医疗系统带来了巨大的经济负担,也严重影响患者正常生活和心理健康[33]。

以往对BRD2基因的研究主要集中在,其对角质形成细胞增殖和分化、炎症反应、免疫调节等多重功能的调控。近来越来越多的研究发现,BRD2还参与了T细胞免疫调节。多项研究发现BRD2基因在银屑病患者外周血单个核细胞中高表达[34-35]。此外,在研究银屑病患者在窄谱中波紫外线(NB-UVB)治疗前后外周血T细胞中基因表达变化时,发现BRD2 mRNA表达存在明显差异[36]。进一步研究发现溴结构域和末端外域(BET)家族在Th17细胞的分化与激活过程中起着关键作用。BRD2和BRD4与Th17细胞中的IL-17基因座具有关联,通过溴结构域直接调节多种与Th17相关的效应器细胞因子,如IL-17、IL-21和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF),从而控制Th17细胞的分化,此外还发现治疗剂量的BET抑制剂在小鼠自身免疫模型中是有效的[37]。由此可见,BRD2参与了银屑病中多种免疫细胞和炎症因子的调节。BRD2作为转录调控因子的作用机制复杂,具有可塑性,因此对其调节可能为治疗银屑病提供一种更有效的方案。同时,BRD2的调控网络可能涉及各种不同的生物学过程,如炎症、自身免疫性疾病等,因此在BRD2靶点治疗方面的转化医学研究可能会涉及到很多不同领域的疾病[38-39]。

总的来说,BRD2作为一种潜在的治疗靶点,其研究具有广泛的应用前景和价值。未来的研究应注重研究BRD2的作用机制和调节网络,深入了解BRD2抑制剂的药理性质和安全性,并进一步探索BRD2抑制剂与其他治疗方法的联合应用。这些努力将有助于开发更有效、更安全的BRD2抑制剂,并为银屑病等多种免疫相关性疾病提供新的治疗策略。