基因Sin3a,也称为Switch-independent 3a,是一种重要的转录调控因子。Sin3a参与调控多种生物学过程,包括细胞分化、发育、代谢和疾病发生。Sin3a作为组蛋白脱乙酰化酶(HDAC)复合物的一部分,通过脱乙酰化组蛋白来抑制基因表达。此外,Sin3a还与其他转录因子和染色质重塑因子相互作用,参与调控基因的转录和表达。
在多种疾病中,Sin3a发挥着重要作用。在肺动脉高压(PAH)中,研究发现Sin3a的表达下调与BMPR2基因的甲基化和表达下调有关。BMPR2基因编码的骨形态发生蛋白受体2(BMPR2)在PAH的发生发展中起重要作用。Sin3a通过抑制DNA和组蛋白甲基转移酶的表达,如DNMT1和EZH2,同时促进DNA去甲基化酶TET1的表达,从而调节BMPR2的表达。此外,Sin3a还能抑制CTCF(CCCTC结合因子)与BMPR2启动子的结合,进一步促进BMPR2的表达。在PAH的动物模型中,通过腺相关病毒(AAV)递送人源Sin3a,能够减轻肺血管和右心室重塑,降低右心室收缩压和平均肺动脉压,并恢复BMPR2的表达[1]。
在肿瘤发生中,Sin3a也发挥着重要作用。研究发现,在结肠癌中,组蛋白H3赖氨酸27位点的反丁烯酰化(H3K27cr)介导基因转录抑制。H3K27cr被GAS41的YEATS结构域识别,并与SIN3A-HDAC1共抑制复合物结合,从而抑制基因的表达。原癌基因转录因子MYC招募GAS41/SIN3A-HDAC1复合物到染色质上,抑制基因的表达,包括细胞周期抑制因子p21。GAS41敲除或H3K27cr结合缺失导致p21的去抑制,细胞周期阻滞和肿瘤生长抑制,解释了GAS41和MYC基因扩增以及p21下调在结肠癌中的因果关系[2]。
此外,Sin3a还与神经系统发育有关。研究发现,携带IRF2BPL基因有害杂合变异的个体表现出神经症状。IRF2BPL编码的转录调控因子在果蝇中被称为pits(与Ttk69和Sin3A相互作用的蛋白质),在神经系统中广泛表达。pits的完全缺失导致早期发育中死亡,而部分敲低神经元中的pits导致神经变性,表明pits对于神经元功能和维持是必需的。IRF2BPL基因的无义变异在模型生物中表现为严重的功能丧失,而错义变异则导致一系列表型[3]。
在细胞重编程中,Sin3a也发挥着重要作用。研究发现,Sin3a在体细胞重编程过程中逐渐增加,而Sin3a的敲低显著损害了早期重编程阶段的间充质-上皮转换(MET)和诱导多能干细胞(iPSC)的生成。机制研究表明,Sin3a通过与Tet1相互作用,促进上皮基因启动子的羟甲基化,从而激活上皮基因的表达。此外,破坏Sin3a和Tet1的相互作用显著阻碍了MET和iPSC的生成[4]。
综上所述,基因Sin3a是一种重要的转录调控因子,参与调控多种生物学过程,包括细胞分化、发育、代谢和疾病发生。Sin3a通过脱乙酰化组蛋白、与其他转录因子和染色质重塑因子相互作用等机制,调节基因的转录和表达。在PAH、肿瘤发生、神经系统发育和细胞重编程等领域,Sin3a发挥着重要作用。深入研究Sin3a的生物学功能和调控机制,有助于理解疾病的发生发展机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Bisserier, Malik, Mathiyalagan, Prabhu, Zhang, Shihong, Sahoo, Susmita, Hadri, Lahouaria. 2021. Regulation of the Methylation and Expression Levels of the BMPR2 Gene by SIN3a as a Novel Therapeutic Mechanism in Pulmonary Arterial Hypertension. In Circulation, 144, 52-73. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.120.047978. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34078089/
2. Liu, Nan, Konuma, Tsuyoshi, Sharma, Rajal, Zhang, Qiang, Zhou, Ming-Ming. 2023. Histone H3 lysine 27 crotonylation mediates gene transcriptional repression in chromatin. In Molecular cell, 83, 2206-2221.e11. doi:10.1016/j.molcel.2023.05.022. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37311463/
3. Marcogliese, Paul C, Shashi, Vandana, Spillmann, Rebecca C, Bellen, Hugo J, Pena, Loren D M. 2018. IRF2BPL Is Associated with Neurological Phenotypes. In American journal of human genetics, 103, 245-260. doi:10.1016/j.ajhg.2018.07.006. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30057031/
4. Feng, Jiabao, Zhu, Fugui, Ye, Dan, Du, Changsheng, Kang, Jiuhong. 2022. Sin3a drives mesenchymal-to-epithelial transition through cooperating with Tet1 in somatic cell reprogramming. In Stem cell research & therapy, 13, 29. doi:10.1186/s13287-022-02707-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35073971/