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《爱求索》之靶点探索篇——靶向治疗中NSD 1、NSD 2、NSD3靶点分析和研究进展

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NS蛋白甲基化转移酶,对维持染色质稳定和基因表达调控具有重要作用[1]D蛋白家族(nuclear receptor binding SET domain proteins)包含三个成员: NSD1NSD2(又名MMSETWHSC1)NSD3(又名WHSC1L1) 是与肿瘤发生相关的组蛋白甲基化转移酶,对维持染色质稳定和基因表达调控具有重要作用[1]。

组蛋白赖氨酸甲基化转移酶(Histone lysine methyltransferases, HKMTases)能够催化1-3个甲基转移到组蛋白H3H4的特定赖氨酸残基(K3, K9, K20, K27, K36K79)上,是一类表观遗传调节酶[1-2]。组蛋白赖氨酸甲基化转移酶具有十分重要的生物学功能并且与多种疾病密切相关。NSD蛋白家族是较新识别的一个组蛋白甲基化转移酶家族,在多种疾病, 尤其是在肿瘤中常常表达异常。对NSD蛋白家族的研究不仅有助于进一步了解相关肿瘤的发病机制,而且有助于发现新的肿瘤标志物与肿瘤治疗的新靶点,具有潜在和重要的临床应用价值[2]


一、NSD蛋白家族的结构及生物学功能介绍

1.1 NSD蛋白家族的结构
NSD蛋白家族结构十分相似,都是由几个关键结构域构成(图1.1)。共同的结构域有SET结构域(suvar, enhancer of zeste, trithorax)2PWWP结构域(脯氨酸-色氨酸-色氨酸-脯氨酸结构域)和5PHD结构域(plant homeodomain,植物同源结构域),以及NSD特异性的富含半胱氨酸组氨酸(C5HCH)的基序(1.2)。不同的结构域为NID结构域(NSD1),一个HMG (high-mobility group) DNA结合域(NSD2[3-4]

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1.1 NSD蛋白家族结构结构示意图[4]

NSD1NSD2NSD3在氨基酸残基7031409之间有55%-68%的相同序列。高度保守的催化SET结构域和PHD结构域在转录调控和染色质重组中发挥关键作用。PWWP结构域对NSD与甲基化的组蛋白H3DNA的结合至关重要[5-6],而PHD结构域在NSD与其他甲基化的组蛋白的相互作用中发挥着关键作用[7-8]
NSD1NSD2NSD3蛋白分别有233个结构亚型(图1.2)。以NSD2为例,NSD2NSD家族中最短的蛋白,具有复杂的表达模式。NSD23种亚型:第1种长型NSD2,由1365个氨基酸组成。第2种短型NSD2,由647个氨基酸组成。 3RE-IIBP(response element II-binding protein),由584个氨基酸组成。长型NSD2包含两个PWWP结构域、一个HMG DNA结合域、四个PHD结构域、AWSSETpost-SET结构域。短型NSD2由一个PWWP结构域和一个HMG结构域组成。RE-IIBP由两个PHD结构域、一个PWWP结构域和一个SET结构域组成,不含HMG结构域[4,30]



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1.2 NSD蛋白家族不同亚型蛋白结构示意图[30]

1.2 NSD蛋白家族的分子生物学功能
尽管三种NSD蛋白在约700个氨基酸的模块内具有高度相似性,但它们具有不同的功能,原因在于其SET结构域有不同的底物特异性。NSD1NSD2NSD3介导了不同的致癌机制。NSD1涉及NSD1-NUP98(核蛋白98)融合、NF-κB通路和CpG(胞嘧啶/磷酸/鸟嘌呤)岛启动子高甲基化。NSD2涉及NEK7
WntNF-κBγ-H2AX-MDC1通路和EZH2-microRNA-NSD2轴。NSD3则涉及NSD3-NUP98BRD4-NSD3-CHD8BRD8-NSD3-MYC的融合和NEK7CCNG1Wnt通路。
除了底物的特异性,NSD家族的PHD5-C5HCH模块识别组蛋白H3能力的不同,也可能会募集NSD家族蛋白质到基因组不同的位置,从而导致了NSD家族三个蛋白质功能上的多样性。


二、NSD蛋白家族与肿瘤的关系和靶向药物研究进展

2.1 NSD蛋白家族与肿瘤的关系
2.1.1 NSD1与肿瘤的关系
NSD1功能的丧失是儿童发育疾病小儿巨脑畸形综合征(Sotos Syndrome)的 主要致病原因[9]。而在肿瘤中,关于NSD1的研究主要集中NUP98(nucleoporin-98)-NSD1融合蛋白在急性髓性白血病(AML)

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