BET蛋白家族是溴結(jié)構(gòu)域蛋白的一個分支，由BRD2，BRD3，BRD4，和BRDT組成。它們的共性是都具有兩個保守的，能特異性識別乙?；M蛋白的溴結(jié)構(gòu)域和一個ET結(jié)構(gòu)域。BET蛋白家族參與生物學上的許多過程，尤其是轉(zhuǎn)錄調(diào)控，長期以來一直作為癌癥治療潛在的重要靶點【1】。能競爭性結(jié)合BET蛋白溴結(jié)構(gòu)域的小分子抑制劑誕生以來，大量圍繞其展開的臨床和非臨床研究正如火如荼地進行中【2】。遺憾的是，目前還沒有BET抑制劑上市。

2025年12月31日，美國西北大學Ali Shilatifard和鄭斌團隊在Molecular Cell上發(fā)表了文章BRD2 Bridges TFIID and MOF-H4K16ac Containing Nucleosomes to Promote Transcriptional Initiation，揭示了BRD2連通起始因子TFIID和富含MOF介導的H4K16ac核小體從而增強轉(zhuǎn)錄起始的分子機制。

之前，研究人員報道了BRD4和BRDT可以不依賴其溴結(jié)構(gòu)域而通過C端與PTEFb結(jié)合來行使其轉(zhuǎn)錄調(diào)控的功能【3，4】。雖然BET抑制劑在BET蛋白家族內(nèi)沒有很強的特異性，不同細胞的敏感性差異也很大，BET抑制劑能高效地將BET蛋白從組蛋白上剝離確是不爭的事實。在多個疾病模型中BET抑制劑也表現(xiàn)出積極的療效【5】。由此，研究人員推斷BET蛋白家族的其他成員在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中或有不可忽視的作用。

通過對比BRD4單獨降解和整個BET家族降解的PRO-seq數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)很多在BRD4降解中觀察到的啟動子和增強子區(qū)域的RNA聚合酶暫停在BET家族降解中消失或者減弱了。研究人員推斷BRD2或BRD3應該會在BRD4的上游參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控。在絕大多數(shù)細胞中，BRD2一直是表達量最高的，常10倍于BRD3。于是，研究人員利用auxin-inducible degron （AID）技術(shù)特異性降解BRD2來研究其功能。BRD2降解后，全基因組轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域的RNA聚合酶均出現(xiàn)了不同程度的降低。通過回補實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)相較野生型BRD2，溴結(jié)構(gòu)域缺失的變體不能完全抵消內(nèi)源性BRD2降解所帶來的RNA聚合酶損失。另外，BET抑制劑也呈現(xiàn)出類似BRD2降解的效果。

研究人員透過質(zhì)譜尋找到多個能與BRD2結(jié)合的起始因子TFIID的亞基并定位到其C端。通過ChIP-seq和回補實驗，研究人員再次確認BRD2的C端就是和起始因子結(jié)合的功能結(jié)構(gòu)域。C端缺失的變體，雖然能像野生型一樣結(jié)合到乙?；慕M蛋白上，由于缺少了結(jié)合TFIID的能力，不能挽救內(nèi)源性BRD2降解所導致的RAN聚合酶損失。

通過EpiCypher公司的體外核小體篩選，研究人員發(fā)現(xiàn)BRD2的溴結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合組蛋白H4上5，8，12，16位四價乙酰化賴氨酸。該乙酰化在體內(nèi)主要由MOF，又名KAT8所介導。于是，研究人員又利用dTAG技術(shù)快速降解MOF。MOF降解后，H4K16ac在數(shù)小時后也隨之開始降低。四價乙?；校琀4K16ac的降低最為顯著，其次是5位和8位。12位未發(fā)現(xiàn)明顯變化。有趣的是，整個基因組的H4K16ac響應呈現(xiàn)區(qū)域性。有的啟動子區(qū)域降低明顯，有的不明顯甚至略有增強。然而只有在那些明顯降低的區(qū)域，BRD2和RNA聚合酶才同時減弱，與體外篩選結(jié)果一致。

綜上，該項研究發(fā)現(xiàn)了BET蛋白家族中BRD2和BRD4在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中分別擔任了各自重要的角色。雖然同是BET抑制劑的靶點，在其作用下BRD4依然能不依賴被鎖定的溴結(jié)構(gòu)域而與PTEFb完成轉(zhuǎn)錄釋放和延伸，而BRD2卻需要溴結(jié)構(gòu)域來定位到基因組轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域并通過C端募集起始因子TFIID來加強轉(zhuǎn)錄。這一發(fā)現(xiàn)不但讓我們對BET蛋白家族和BET抑制劑分子機制的理解進一步加深，也解釋了部分不含TATA的啟動子是如何調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的。

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.12.010

參考文獻

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