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致癌信号传导基石指南

转录因子癌基因

转录因子是结合 DNA 调控序列并控制靶基因表达的蛋白质。当突变、扩增或组成型激活时,转录因子可以通过失调的基因表达程序驱动癌症,同时影响细胞周期进入、存活、代谢和免疫逃避。与具有明确 ATP 结合袋的激酶不同,转录因子通常缺乏可药物化的酶腔,这使得它们历来对直接药理学抑制具有抵抗力。 MYC 和 STAT3 是临床上最重要的致癌转录因子,在大多数人类癌症中都失调。

快速解答

MYC 通过 bHLH-LZ 结构域与 MAX 形成异二聚体,并在全基因组范围内结合 E-box 序列,驱动转录程序,包括核糖体生物合成、糖酵解、细胞周期进入和免疫逃避基因。 STAT3 在 Tyr705 处被 JAK 激酶磷酸化,通过 SH2-pTyr 相互作用形成二聚体,并结合 GAS 元件来转录抗凋亡(BCL2、MCL1)、增殖(细胞周期蛋白 D1)和免疫抑制(IL-10、PD-L1)基因。这两种转录因子都会产生广泛的致癌程序,同时促进生长、生存和免疫逃避。

机制概述

MYC 通过 bHLH-LZ 结构域与 MAX 形成异二聚体,并在全基因组范围内结合 E-box 序列,驱动转录程序,包括核糖体生物合成、糖酵解、细胞周期进入和免疫逃避基因。 STAT3 在 Tyr705 处被 JAK 激酶磷酸化,通过 SH2-pTyr 相互作用形成二聚体,并结合 GAS 元件来转录抗凋亡(BCL2、MCL1)、增殖(细胞周期蛋白 D1)和免疫抑制(IL-10、PD-L1)基因。这两种转录因子都会产生广泛的致癌程序,同时促进生长、生存和免疫逃避。

逐步途径

1
MYC 蛋白质积累

有丝分裂信号(RAS/ERK、WNT/β-连环蛋白)驱动 MYC mRNA 和蛋白质积累。 ERK 在 Ser62 位点磷酸化 MYC,通过阻止 GSK3β 介导的 Thr58 磷酸化(针对 MYC 进行 FBXW7 泛素化)来稳定蛋白质。在持续信号传导下,MYC 半衰期从约 20 分钟延长至 60 分钟以上。

2
MYC-MAX 异二聚化和全基因组结合

MYC 通过 bHLH-LZ 结构域与 MAX 异二聚化,形成在 E-box 基序 (CACGTG) 上具有序列特异性 DNA 结合活性的高亲和力复合物。在 MYC 扩增的细胞中,MYC-MAX 以近乎无差别的方式侵入整个基因组的增强子,放大已经活跃的基因的表达,而不是选择性地激活沉默的靶标。

3
MYC 转录共激活因子招募

MYC-MAX 招募 TRRAP(HAT 复合物支架)、P-TEFb(用于 RNA Pol II 暂停释放的 CDK9/细胞周期蛋白 T)和 BRD4(用于活性增强子的乙酰赖氨酸读取器)。这些复合物同时高度激活 RNA Pol I、II 和 III,从而显着扩展核糖体生物合成和翻译能力。

4
STAT3 JAK 介导的激活

IL-6 受体激活触发 JAK1/JAK2 反式自磷酸化。 JAK 激酶在 Tyr705 位点磷酸化 gp130 相关的 STAT3。 Phospho-Tyr705 与第二个 STAT3 单体形成 SH2-pTyr 二聚体界面,产生易位至细胞核的激活二聚体。

5
STAT3 靶基因转录

核 STAT3 二聚体结合 GAS 元件 (TTCN2-4GAA) 并招募 CBP/p300 进行组蛋白乙酰化。 STAT3 转录致癌程序:BCL-XL、MCL1、生存素(抗凋亡)、细胞周期蛋白 D1、MYC(增殖)、VEGFA(血管生成)和 IL-10、PD-L1(免疫抑制)。

6
间接治疗策略

直接抑制 MYC-MAX 或 STAT3 SH2 二聚化具有挑战性。间接策略包括 BET 溴结构域抑制剂(JQ1、OTX015),其取代 MYC 超级增强子中的 BRD4,从而减少 MYC 转录; Aurora A 抑制剂会破坏 MYC 蛋白的稳定性;和抑制上游 STAT3 磷酸化的 JAK 抑制剂 (ruxolitinib)。

疾病相关性

MYC 在约 70% 的人类癌症中失调; MYCN 扩增是高危神经母细胞瘤的一个明显的不良预后特征。 STAT3 组成型激活发生在约 70% 的血液恶性肿瘤、肝细胞癌和许多实体瘤中。这些癌蛋白的转录因子性质(同时控制数百个靶基因)解释了为什么它们的抑制如此有效:单个上游打击可以抑制整个致癌程序。

治疗意义

转录因子很难直接抑制,因此研究通常针对维持其表达或活性的依赖性。 BET-溴结构域、CDK7 和 Aurora-A 策略已在选定的 MYC 驱动模型和试验中进行了研究,而 JAK 抑制可以减少特定疾病中的上游 STAT 信号传导。这些机制都没有使 MYC 或 STAT3 状态成为独立的治疗指令;必须验证药物身份、靶点参与、肿瘤谱系和当前试验状态。

常见问题

为什么 MYC 这么难直接定位?

MYC 缺乏小分子可以选择性占据的经典酶活性位点(ATP 结合袋、底物凹槽)。它与 MAX 和 DNA 的相互作用发生在大的蛋白质-蛋白质和蛋白质-DNA 界面上,没有深的可药物空腔。此外,MYC 在与 MAX 结合之前本质上是无序的(没有稳定的三维结构),这使得基于结构的药物设计具有挑战性。因此,针对 MYC 转录(BET 抑制剂)、翻译或蛋白质稳定性的间接方法更容易处理。

STAT3 如何驱动肿瘤的免疫逃避?

肿瘤STAT3组成性激活转录免疫抑制因子:IL-10和TGF-β抑制细胞毒性T细胞和NK细胞功能; PD-L1 与 T 细胞上的 PD-1 结合以诱导无反应性; VEGFA 创建具有低 T 细胞运输量的免疫抑制性脉管系统; IDO1 消耗 T 细胞增殖所需的色氨酸。 STAT3同时保护肿瘤细胞免遭杀伤并抑制免疫系统执行杀伤的能力。

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参考文献

  1. 1当简历 (2012). MYC 通往癌症之路. 细胞. PubMed 22980975
  2. 2布拉德纳 JE、赫尼斯 D、年轻 RA (2017). 癌症转录成瘾. 细胞. PubMed 25822800
  3. 3Bhatt DL 等人。 (2018). STAT3 在癌症中——在生存和恶性肿瘤中的双重作用. 癌症(巴塞尔). PubMed 25119024
  4. 4Gabay M、李 Y、巴特 DL (2014). MYC 激活是癌症发生和维持的标志. 冷泉港透视医学. PubMed 28242064