王婉潔， 陳南珠， 郝海生， 趙學(xué)明， 朱化彬， 杜衛(wèi)華

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，家畜胚胎工程與繁殖創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，北京100193

作為一種重要的表觀調(diào)控機(jī)制，組蛋白甲基化修飾在多種生命過(guò)程中發(fā)揮重要作用，尤其是基因組活性和轉(zhuǎn)錄。缺失的、小的、同源異形2（absent，small，or homeotic 2，ASH2）是組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的核心成分，具有甲基轉(zhuǎn)移酶活性；其通過(guò)催化H3K4 甲基化調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，且還參與基因表達(dá)的維持、多種癌癥的發(fā)生發(fā)展和細(xì)胞分化等過(guò)程。本文通過(guò)對(duì)ASHL2 組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶的結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)控機(jī)制等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在進(jìn)一步探索ASHL2 在疾病發(fā)生、發(fā)展及治療方面的功能，以期為其在家畜胚胎發(fā)育和大家畜繁育中的應(yīng)用研究提供參考。

1 組蛋白甲基化

組蛋白是球形蛋白質(zhì)，具有突出于核小體的非結(jié)構(gòu)性N端尾巴，兩者均能發(fā)生翻譯后修飾，包括甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等[1-2]。作為重要的表觀遺傳調(diào)控形式，組蛋白修飾不僅為染色質(zhì)重塑因子、組蛋白伴侶、DNA 或組蛋白修飾酶和通用轉(zhuǎn)錄因子等提供結(jié)合位點(diǎn)[3]；還通過(guò)影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)在基因表達(dá)、DNA 復(fù)制和修復(fù)、染色質(zhì)凝聚和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)等細(xì)胞事件中發(fā)揮重要作 用[4]。 在 胚 胎 干 細(xì) 胞（embryonic stem cell，ESCs）中，具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)存在多種組蛋白修飾，且組蛋白修飾的失調(diào)與癌癥的發(fā)病和發(fā)育缺陷相關(guān)，表明組蛋白修飾具有重要的調(diào)控功能[5]。

組蛋白甲基化作為重要的表觀修飾之一，參與基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。組蛋白甲基化因修飾的殘基、殘基位點(diǎn)、甲基化水平的不同而具有不同的生物學(xué)功能，如組蛋白賴氨酸甲基化是基因活性轉(zhuǎn)錄或抑制的標(biāo)記；組蛋白H3第4位、第36位和第79位賴氨酸（H3K4、H3K36、H3K79）的甲基化標(biāo)志著活性轉(zhuǎn)錄，與基因激活有關(guān)；而組蛋白H3 第9 位、第27 位、第20位賴氨酸（H3K9、H3K27、H3K20）的甲基化則與基因沉默或異染色質(zhì)形成有關(guān)[6]。組蛋白中賴氨酸殘基的甲基化主要由組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（histone lysine methyltransferase，HKMTs）和組蛋白賴氨酸殘基去甲基化酶（histone lysine demethylase，HKDMs）嚴(yán)格調(diào)控，前者負(fù)責(zé)賴氨酸的甲基化修飾，而后者負(fù)責(zé)去甲基化，以維持細(xì)胞命運(yùn)和基因組的穩(wěn)定性[7]。另外，組蛋白甲基化在異染色質(zhì)的形成、X 染色體的失活和癌癥的形成等生物過(guò)程中具有重要作用[8]。

2 ASH2甲基轉(zhuǎn)移酶

2.1 ASH2蛋白

ASH2 是組蛋白賴氨酸的甲基轉(zhuǎn)移酶，最初在果蠅中被鑒定，許多真核生物中均有其同源蛋白，在進(jìn)化上相對(duì)保守。果蠅ash2基因的缺失會(huì)降低發(fā)育相關(guān)基因啟動(dòng)子區(qū)域的H3K4me3，影響該基因的轉(zhuǎn)錄激活，導(dǎo)致果蠅翅膀的缺刻變化[9]。ASH2L 是果蠅ASH2 的哺乳動(dòng)物同源物（60%），在胚胎早期發(fā)育和心臟發(fā)育中具有重要作用[10]；1999 年，日本學(xué)者通過(guò)測(cè)序在人類染色體8p11.2位點(diǎn)得到了一段與果繩發(fā)育調(diào)控基因Ash2高度同源的基因序列ASH2L[11]，并于2001 年首次在胎兒大腦cDNA 文庫(kù)中克隆到人類異構(gòu)體，證實(shí)ASH2L是一種人體編碼基因，對(duì)造血系統(tǒng)發(fā)育及白血病進(jìn)程有重要的調(diào)控作用[12]，自此人和小鼠的ASH2L被成功克隆和鑒定；目前關(guān)于ASH2L的研究主要集中于果蠅、小鼠和人中。此外，ASH2L也是一個(gè)原癌基因，其異常表達(dá)與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[13]。

ASH2L 蛋白含 628 個(gè)氨基酸，具有 4 個(gè)高度保守的特定結(jié)構(gòu)域，從N端向C端依次為植物同源結(jié)構(gòu)域（plant homeodomain，PHD）、翼狀螺旋結(jié)構(gòu)域（wing-helix domain，WH）、SPRY 結(jié)構(gòu)域（spla and ryanodine receptor，SPRY）以及 SDI 結(jié) 構(gòu)域（SCD1/DPY30 interaction，SDI）[14]，這些特殊的結(jié)構(gòu)決定了其在復(fù)合體中發(fā)揮獨(dú)特功能[9]。ASH2L作為一種組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶，可催化組蛋白H3K4 甲基化，被認(rèn)為是基因轉(zhuǎn)錄激活的表觀遺傳因素；且還參與多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)，發(fā)揮多種生物學(xué)功能[15]。但ASH2L自身不具備甲基轉(zhuǎn)移酶活性，需要與其他蛋白質(zhì)形成復(fù)合體才具有酶活性，參與細(xì)胞周期、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、凋亡和基因調(diào)控等細(xì)胞過(guò)程[16]。ASH2L 屬于三胸腔結(jié)構(gòu)蛋白（trithorax group，TrxG）家族，其基因突變導(dǎo)致的同源異形表型與TrxG蛋白的突變體相似[9]。

2.2 TrxG

TrxG 是多種蛋白質(zhì)的集合，最初只有小部分從果蠅中分離出來(lái)，其表型與果蠅同源異形基因（homeobox gene，Hox）缺失突變體的表型相似；該家族包括Trx、ASH1、ASH2 和雌性不育同源異形蛋白（female sterile homeotic，F(xiàn)SH）[17]。TrxG 蛋白廣泛存在于植物和哺乳動(dòng)物等多細(xì)胞生物體內(nèi)，分為組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑蛋白、DNA 結(jié)合蛋白和其他TrxG 蛋白，因其結(jié)構(gòu)的差異而具有不同的分子功能[18]。TrxG 共包含6 種組蛋白修飾復(fù)合體，每種復(fù)合體僅包含1 種甲基轉(zhuǎn)移酶。在TrxG復(fù)合體中，各組成成分間相互作用，可穩(wěn)定復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，參與組蛋白甲基化修飾，使目的基因所在的染色質(zhì)處于開(kāi)放狀態(tài)，從而促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)[19]。其中，ASH2L 在體外對(duì)于 H3K4me3 是必需的，H3K4me3 更靠近轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn)，通常與染色質(zhì)的開(kāi)放以及基因的表達(dá)有關(guān)[20]。除了Hox基因外，TrxG 蛋白還調(diào)控其他基因，以維持染色質(zhì)的活性狀態(tài)，調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生、胚胎干細(xì)胞的自我更新[21]和細(xì)胞增殖[22]。此外，TrxG 蛋白與 X 染色體的失活[23]、細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)[24]、細(xì)胞凋亡[25]、細(xì)胞可塑性生長(zhǎng)和再生、應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。因此，TrxG蛋白是生命過(guò)程中重要的調(diào)控因子。

多梳蛋白家族（polycomb group，PcG）也是組蛋白修飾復(fù)合物，在進(jìn)化上高度保守，與TrxG 蛋白相互拮抗[20]。PcG 和TrxG 的動(dòng)態(tài)平衡影響多種生物學(xué)功能，如細(xì)胞增殖、分化、易染色質(zhì)的形成、腫瘤發(fā)生發(fā)展等（圖1A）。TrxG 和PcG 蛋白通過(guò)Polycomb/Trithorax 反應(yīng)元件（polycomb/trithorax response elements，PREs）的調(diào)節(jié)起拮抗作用。常見(jiàn)的為多梳抑制復(fù)合物1（polycomb repressive complex 1，PRC1）和多梳抑制復(fù)合物1（PRC2），分別通過(guò)泛素化H2AK119 和三甲基化H3K27 抑制基因表達(dá)；TrxG 則通過(guò)乙酰化H3K27、三甲基化H3K4 和二甲基化H3K36 激活基因的表達(dá)（圖1B）[20]。目前，Hox 家族基因是研究最為透徹的 TrxG/PcG 調(diào)控的靶標(biāo)，TrxG 蛋白是果蠅hox表達(dá)所必需的，可維持基因的轉(zhuǎn)錄活躍狀態(tài)；而PcG蛋白則為hox轉(zhuǎn)錄的阻遏物，維持基因的沉默狀態(tài)[17]。

圖1 TrxG和PcG相互拮抗的動(dòng)態(tài)平衡[20]Fig.1 Dynamic equilibrium of mutual antagonism between TrxG and PcG[20]

PcG 蛋白是由不同的、具有特定生化活性的亞基形成的復(fù)合物（表1）[26]。生化研究表明，許多PcG 蛋白以多梳蛋白復(fù)合物形式存在，如PRC1和PRC2，它們通過(guò)染色質(zhì)修飾來(lái)抑制轉(zhuǎn)錄[27]。PRC1和PRC2 在后生動(dòng)物中是保守的，可分別單泛素化、二/三甲基化組蛋白H2A 和H3 上特定的賴氨酸殘基[28]。在小鼠和人中，PcG 蛋白主要占據(jù)基因啟動(dòng)子周圍的區(qū)域，在早期胚胎發(fā)生過(guò)程中維持同源異形基因的抑制狀態(tài)，從而決定胚胎發(fā)育，如PcG 蛋白的缺陷影響Hox基因的表達(dá)，并最終通過(guò)染色質(zhì)濃縮、基因組不穩(wěn)定或有絲分裂失調(diào)干擾細(xì)胞增殖[29]。此外，有研究者發(fā)現(xiàn)，在人和小鼠胚胎干細(xì)胞中幾乎所有的PRC2 結(jié)合位點(diǎn)均位于CpG島或其他高GC富集序列，表明PcG復(fù)合物在表觀遺傳記憶中具有重要作用[30]。PcG 和TrxG蛋白與DNA 甲基化和翻譯后修飾的關(guān)系密切，目前大多數(shù)研究均集中于果蠅上，其在大家畜中的作用及機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。

表1 PcG復(fù)合物成分[26]Table 1 Composition of PcG complex[26]

2.3 ASH2甲基轉(zhuǎn)移酶催化H3K4甲基化

H3K4 甲基化是一種進(jìn)化上保守的組蛋白修飾，以單甲基化、二甲基化或三甲基化（H3K4me1/2/3）的形式高度富集于啟動(dòng)子區(qū)和轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)[31-32]，與基因的轉(zhuǎn)錄激活有關(guān)[33]。H3K4 甲基化作為組蛋白重要修飾之一，在調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程中發(fā)揮重要作用，其甲基化由H3K4甲基轉(zhuǎn)移酶催化，包括SET1A（Su[var]3-9，enhancer-of-zeste，trithorax 1A）、SET1B、混合譜系白血病 1（mixed lineage leukemia1 1，MLL1）、MLL2、MLL3 以 及MLL4[34]。值得注意的是，SET1 復(fù)合物即 SET1 相關(guān)蛋白復(fù)合物（complex of proteins associated with SET1，COMPASS），包 含 SET1、SWD1、SWD2、SWD3、BRE2、SDC1 和 SPP1 亞基[35]；其中 SWD1、SWD3 和BRE2 是維持甲基轉(zhuǎn)移酶活性所必需的[36]。組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶組成和結(jié)構(gòu)具有高度復(fù)雜性，H3K4 甲基化對(duì)高等真核動(dòng)物具有重要作用[37]。

另外，H3K4甲基化也參與基因抑制，尤其是在沉默基因座中[38]，如酵母端粒的沉默交配型基因座；SET1突變時(shí)，端粒長(zhǎng)度維持正常，而端粒報(bào)告基因沉默[39]。通過(guò)結(jié)構(gòu)域缺失研究發(fā)現(xiàn)，Set1突變體在端粒沉默基因座中存在缺陷，同時(shí)H3K4me3存有缺陷，而在H3K4me1/me2保持正常水平，表明H3K4me3是基因座發(fā)揮沉默功能所必需的[40]。此外，H3K4甲基化還發(fā)揮其他重要作用，如在脊椎動(dòng)物中H3K4me3與機(jī)體發(fā)育有較強(qiáng)的相關(guān)性[41]；在滋養(yǎng)層和胚胎內(nèi)、外胚層干細(xì)胞中含有大量H3K4me3修飾，以維持胚胎干細(xì)胞的穩(wěn)定性，并表觀調(diào)控胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化[42]。因此，H3K4甲基化參與調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育和疾病形成等生物過(guò)程[43-44]。在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，細(xì)胞中H3K4甲基化主要由組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶MLL1介導(dǎo)，其只有與4個(gè)共同調(diào)節(jié)甲基轉(zhuǎn)移酶活性的核心成員——WD重復(fù)蛋白5（WD repeat domain 5，WDR5）、ASH2L、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤結(jié)合蛋白 5（retinoblastoma-binding protein 5，RBBP5）和DPY30組蛋白甲基化酶復(fù)合體調(diào)節(jié)亞基（Dpy-30 histone methyltransferase complex regulatory subunit,DPY30），共同形成復(fù)合物后才具有較高的甲基轉(zhuǎn)移酶活性[45-46]（圖2）。ASH2L是MLL復(fù)合物的核心亞單位之一，主要作用是調(diào)節(jié)MLL 的活性，促進(jìn)H3K4me3修飾的形成，激活基因轉(zhuǎn)錄，參與表觀調(diào)控。ASH2L表達(dá)的缺失會(huì)降低H3K4甲基化的表達(dá)水平，進(jìn)而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)及癌變[47]。

圖2 組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶MLL1介導(dǎo)的甲基化示意圖[46]Fig.2 Methylation mediated by histone lysine methyltransferase MLL1[46]

3 ASH2蛋白的調(diào)控功能

ASH2L 作為一種組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶，能調(diào)控基因表達(dá)，參與細(xì)胞有絲分裂、DNA 損傷應(yīng)答、細(xì)胞分化、造血過(guò)程等重要生命活動(dòng)，在胚胎發(fā)育過(guò)程中也發(fā)揮重要的作用。

3.1 ASH2參與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控

染色質(zhì)在基因調(diào)節(jié)和控制啟動(dòng)子活性的過(guò)程中扮演著重要的角色；而組蛋白及組蛋白修飾通過(guò)改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化來(lái)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄[48]，如ASH2是COMPASS復(fù)合物的核心亞單位，可調(diào)節(jié)MLL 家族組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶的活性，催化H3K4 甲基化及調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄[49]。ASH2 蛋白的缺失會(huì)導(dǎo)致H3K4me3 甲基化水平的整體降低，從而負(fù)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄[50]。

在黑腹果蠅中，ASH2 調(diào)控的靶基因涉及細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖和細(xì)胞粘附等生理過(guò)程[51]。在線蟲(chóng)中，親代個(gè)體中H3K4me3甲基轉(zhuǎn)移酶ASH2L或WDR5 的缺失均能延長(zhǎng)子代的生存期，直至第三代；生存期延長(zhǎng)的跨代遺傳是H3K4me3甲基化復(fù)合物所特有的，與大量基因的表觀修飾變化相關(guān)[52]。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，ASH2L與果蠅ASH2有60%同源性，通過(guò)與DNA 序列相互作用或形成蛋白復(fù)合物來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)[16]。ASH2L 蛋白的N 端含有PHD 和WH 結(jié)構(gòu)域，能識(shí)別DNA 和組蛋白[53]。在小鼠胚胎干細(xì)胞中，ASH2L 被招募和富集到開(kāi)放染色質(zhì)調(diào)控相關(guān)的基因中，包括染色質(zhì)重編程因子染色質(zhì)解旋酶DNA結(jié)合蛋白（chromodomain helicase DNA binding protein 7，CDH7）、轉(zhuǎn)錄因子c-MYC 和H3K9 去甲基化酶4C（lysine demethylase 4C，KDM4C）；敲降 ASH2L 后，c-Myc、Cdh7、Kdm4c、Nanog和Oct4mRNA 表達(dá)水平顯著降低，說(shuō)明ASH2L 可調(diào)控染色質(zhì)開(kāi)放狀態(tài)和基因的轉(zhuǎn)錄[47]。另外，ASH2L 也可作為轉(zhuǎn)錄因子的輔因子參與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，如通過(guò)提高H3K4me3甲基化水平，ASH2L 可增強(qiáng)T-同源盒因子（T box 1，TBX1）、配對(duì)盒因子7（paired box 7，PAX7）和肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2（myocyte enhancer factor 2，MEF2）介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性，參與胚胎發(fā)生和干細(xì)胞分化[13]。小鼠肌生成過(guò)程中，含ASH2L 的甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物被招募至轉(zhuǎn)錄激活子MEF2D 調(diào)控的肌肉特異表達(dá)基因的啟動(dòng)子區(qū)進(jìn)行H3K4 甲基化修飾，拮抗PcG 蛋白的轉(zhuǎn)錄抑制作用，促進(jìn)肌肉相關(guān)基因的大量表達(dá)[54]。

3.2 ASH2調(diào)控Hox基因的表達(dá)

Hox基因是一種同源異形基因，根據(jù)其與果蠅同源物的同源性命名，分為A、B、C 和D 4個(gè)簇，并編碼含同源結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子家族。果蠅hox基因通過(guò)影響細(xì)胞分裂、紡錘體方向，以及硬毛、附肢等部位發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)而調(diào)控生物的形體發(fā)育，其突變會(huì)導(dǎo)致身體某部分發(fā)生形變[55]。另外，人類HOX基因?qū)S持機(jī)體正常發(fā)育及腫瘤發(fā)生有重要作用；且在不同類型腫瘤中，不同HOX基因表達(dá)趨勢(shì)不同，如HOXC13、HOXC3、HOXC9和HOXC8等基因的表達(dá)對(duì)白血病、乳腺癌、神經(jīng)母細(xì)胞癌等的預(yù)后有重要意義[56]。同時(shí)，在胚胎發(fā)育中，HOX基因的差異表達(dá)決定細(xì)胞分化的方向，如在造血過(guò)程中HOX基因被認(rèn)為是多能干細(xì)胞分化的重要控制環(huán)節(jié)[57]。TrxG 家族蛋白是HOX基因的上游調(diào)控因子，在染色質(zhì)水平上調(diào)節(jié)其表達(dá)。因此，TrxG 家族蛋白能夠通過(guò)HOX基因間接調(diào)節(jié)發(fā)育和細(xì)胞分化[58]。

ASH2L 作為T(mén)rxG 家族成員之一，其可維持HOX基因表達(dá)，最終在發(fā)育、細(xì)胞增殖與分化過(guò)程中起重要作用。ASH2L 具有多個(gè)蛋白結(jié)合位點(diǎn)，與位于12 號(hào)染色體上的HOXC8基因的啟動(dòng)子結(jié)合，可啟動(dòng)核小體的運(yùn)動(dòng)，從而激活靶基因，參與MLL基因重排急性白血病的發(fā)生[59]。干擾人白血病細(xì)胞系中ASH2L基因表達(dá)后，HOXC8基因及其蛋白的表達(dá)均顯著降低；同時(shí)，結(jié)合在HOXC8基因啟動(dòng)子區(qū)的WDR5 和MLL 亞基的活性也降低，HOXC8基因啟動(dòng)子區(qū)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的H3K4me3 水平降低，表明ASH2L 通過(guò)與MLL 亞基的互作、調(diào)控啟動(dòng)子區(qū)H3K4me3水平而直接或間接地影響靶基因HOXC8表達(dá)[60]。在人293T 細(xì)胞中，ASH2L 可與轉(zhuǎn)錄因子 AP2δ 特異性結(jié)合，并以劑量依賴方式正向介導(dǎo)AP2δ的反式激活；同時(shí)，其與AP2δ 和MLL 家族蛋白肝再生增強(qiáng)因子（augmenter of liver regeneration，ALR）共同形成復(fù)合物，并被招募到HOXC8位點(diǎn)，催化H3K4me3，從而激活基因的轉(zhuǎn)錄[61]。含ASH2L 亞基的MLL 復(fù)合物的激活誘導(dǎo)HOXA9、HOXA5、HOXA7和HOXA10基因表達(dá)水平的異常增高，其中HOXA9增高幅度最大；而敲降MLL基因使HOXA9mRNA 水平降低50%，因而該基因被認(rèn)為是導(dǎo)致小鼠發(fā)生MLL白血病的關(guān)鍵因素[62]。在人牙囊干細(xì)胞中，小泛素樣修飾蛋白（small ubiquitin-related modifier，SUMO）與MLL復(fù)合物中的ASH2L 和多發(fā)性內(nèi)分泌腺瘤蛋白（multiple endocrine neoplasia protein，MENIN）亞基結(jié)合，可提高H3K4 甲基化水平，并促進(jìn)活性RNA 聚合酶Ⅱ的聚集，進(jìn)而調(diào)控HOX家族基因遠(yuǎn)端缺失同源盒3（distal-less homeobox 3，DLX3）的轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)干細(xì)胞的成骨分化[63]。

3.3 ASH2調(diào)控癌癥的發(fā)生發(fā)展

組蛋白甲基化修飾是腫瘤表觀遺傳學(xué)修飾異常的研究熱點(diǎn)，其涉及腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為，并參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展和病理轉(zhuǎn)歸。在多種人類腫瘤和腫瘤細(xì)胞系中，雖然ASH2LmRNA 水平無(wú)異常變化，而ASH2L 蛋白的表達(dá)水平上調(diào)；且敲降A(chǔ)SH2L可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，降低某些腫瘤的發(fā)生率[15]。濾泡輔助性T 細(xì)胞（follicular helper T cell，Tfh）在生發(fā)中心、記憶性B 細(xì)胞和漿細(xì)胞的形成中起關(guān)鍵作用，是機(jī)體正常免疫所必需的，其功能失調(diào)可引起自身免疫性疾病、免疫缺陷和腫瘤等免疫性疾??；ASH2L 可以調(diào)節(jié)Tfh 細(xì)胞分化，維持Tfh 細(xì)胞功能，在機(jī)體免疫中發(fā)揮重要作用[64]。在維甲酸（retinoic acid，RA）誘導(dǎo)的人髓系白血病U937細(xì)胞中，ASH2L和維甲酸受體α（retinoic acid receptor α，RARα）相互作用，并被募集到RA 應(yīng)答基因的啟動(dòng)子區(qū)，調(diào)控這些基因的表達(dá)[65]；另外，ASH2L結(jié)合于抗凋亡基因BCL-XL的啟動(dòng)子區(qū)，促進(jìn)其過(guò)表達(dá)，提高U937細(xì)胞的存活率；而經(jīng)地塞米松處理后，ASH2L 的聚集被減弱，BCL-XL的表達(dá)水平降低，細(xì)胞凋亡率升高?？梢?jiàn)，ASH2L參與髓系惡性腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)歸[66]。在具有終末紅細(xì)胞系和巨噬細(xì)胞系等多向分化潛能的白血病細(xì)胞K562 中，ASH2L 的表達(dá)量極高；當(dāng)K562細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)向巨噬細(xì)胞樣分化后，其表達(dá)水平急劇下調(diào)，所以ASH2L 在造血中具有重要作用，并與一些特殊類型的白血病相關(guān)[9]。

ASH2L 甲基轉(zhuǎn)移酶也參與女性高發(fā)癌癥的發(fā)生和發(fā)展。雌激素及其受體α（estrogen receptor α，ERα）信號(hào)通路作為一種致癌途徑，在子宮內(nèi)膜癌（endometrial cancer，ECa）的發(fā)生中具有至關(guān)重要的作用；ASH2L 在ECa 中高表達(dá)，且與ECa的不良愈后呈正相關(guān)；且其可增強(qiáng)ERα 誘導(dǎo)的反式激活作用，即ASH2L被招募到ERα 靶基因成對(duì)框2（paired box 2，PAX2）的順式調(diào)控元件位點(diǎn)，調(diào)節(jié) H3K4m3 和 H3K27me3 水平，進(jìn)而增強(qiáng)PAX2基因的表達(dá)水平；敲除ASH2L導(dǎo)致PAX2基因的轉(zhuǎn)錄水平降低，抑制ECa 細(xì)胞的增殖和遷移[11]。此外，在原發(fā)性乳腺癌和乳腺癌細(xì)胞中，ASH2L和ERα基因均異常高表達(dá)，且ASH2L與轉(zhuǎn)錄因子GATA3結(jié)合，增強(qiáng)ERα轉(zhuǎn)錄[67]。ASH2L 與癌基因Ha-RAS共同作用于大鼠胎兒成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤，同時(shí)敲除其在人類腫瘤細(xì)胞HeLa 中的表達(dá)可抑制細(xì)胞增殖[12]。在上皮性卵巢癌中，高水平表達(dá)的ASH2L 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖，表明ASH2L 與乳腺癌、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌等女性常見(jiàn)的惡性腫瘤密切相關(guān)[68]。在過(guò)表達(dá)ASH2L 的結(jié)腸癌細(xì)胞中，ASH2L被招募到P53介導(dǎo)的促凋亡基因的啟動(dòng)子區(qū)，且該區(qū)域的H3K4me3 水平升高，使促凋亡基因表達(dá)水平升高，促進(jìn)P53 依賴性細(xì)胞凋亡[69]?？梢?jiàn)，ASH2L 通過(guò)表觀遺傳學(xué)機(jī)制調(diào)控多種癌癥的發(fā)生過(guò)程，因而其可作為癌癥治療的一個(gè)新靶點(diǎn)。

3.4 ASH2調(diào)控細(xì)胞分化

已有研究表明，表觀遺傳調(diào)控在哺乳動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育及干細(xì)胞的細(xì)胞命運(yùn)決定過(guò)程中發(fā)揮重要的作用[70]。作為特異性催化H3K4 的甲基轉(zhuǎn)移酶，ASH2L 通過(guò)調(diào)控多種靶基因參與胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化。敲除ASH2L基因的小鼠在妊娠期死亡，表明其在早期胚胎發(fā)育中是必需的[10]。對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞（mouse embryonic stem cell，mESC）進(jìn)行全基因組ChIP-seq 分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ASH2L 具有多個(gè)參與開(kāi)放染色質(zhì)調(diào)控的潛在靶點(diǎn)；敲降A(chǔ)SH2L后，H3K4 甲基化水平降低，H3K9me3 水平升高，細(xì)胞染色質(zhì)進(jìn)入沉默狀態(tài)，多能性基因表達(dá)水平降低和堿性磷酸酶染色陽(yáng)性細(xì)胞減少，分化細(xì)胞的比例增加，因此ASH2L 對(duì)維持染色質(zhì)的開(kāi)放狀態(tài)有重要的調(diào)節(jié)作用[47]。然而，ASH2L 異構(gòu)體 ASH2L-1 缺失 mESC 能維持全能性，堿性磷酸酶染色和多能性轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)均與野生型無(wú)顯著差異，但其外胚層和內(nèi)胚層起源的器官具有發(fā)育缺陷。

同時(shí)，ASH2L 甲基酶也參與前體細(xì)胞的分化。在小鼠大腦新皮層發(fā)育早期，特異性敲除ASH2L 后小鼠存活率降低，大腦發(fā)育畸形，中后期生成的上層神經(jīng)元數(shù)量顯著減少，且分布異常；敲除皮質(zhì)神經(jīng)前體細(xì)胞的ASH2L基因引起WNT-β-Catenin 通路相關(guān)因子的表達(dá)量下降，前體細(xì)胞的細(xì)胞周期進(jìn)程中斷，導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量減少，因此ASH2L 是晚期前體細(xì)胞有絲分裂和自我更新所必需的[19]。在肌肉前體細(xì)胞中，磷酸化的轉(zhuǎn)錄因子MEF2D 激活P38-MAPK 信號(hào)通路，并與ASH2L 共同結(jié)合到靶基因的啟動(dòng)子區(qū)，誘導(dǎo)前體細(xì)胞分化為肌細(xì)胞[45]。

在多能性干細(xì)胞如造血干細(xì)胞中，ASH2L能夠招募OCT4/SOX2/NANOG（OSN）形成ASH2L-OSN復(fù)合物，與 Jumonji 富含 AT 結(jié)合結(jié)構(gòu)域2（Jumonji，AT rich interactive domain 2，JARID2）、OCT4、SOX2和NANOG等多能性基因的超級(jí)增強(qiáng)子結(jié)合，上調(diào)多能性基因表達(dá)，維持多能性狀態(tài)[65]。在牙間充質(zhì)細(xì)胞中，含Jumonji 結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)3（jumonji domaincontaining protein 3，JMJD3）是H3K27me3去甲基化酶，其與ASH2L共同調(diào)節(jié)無(wú)翅型MMTV整合基因5A（wingless-type MMTV integrated 5A，WNT5A）啟動(dòng)子區(qū)的H3K4me3水平，最終促進(jìn)細(xì)胞的分化[71]。

4 展望

作為組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶，ASH2L 通過(guò)催化H3K4 甲基化調(diào)控基因表達(dá)、癌癥發(fā)生和細(xì)胞分化等多種生物學(xué)過(guò)程。隨著組蛋白甲基化修飾在人類疾病與治療、干細(xì)胞自我更新與分化、胚胎與個(gè)體發(fā)育等方面的研究逐漸深入，對(duì)組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶ASH2L 的結(jié)構(gòu)、功能及其調(diào)控機(jī)制的探索必將成為研究的焦點(diǎn)。同時(shí)，以大家畜為材料，研究ASH2L 對(duì)胚胎發(fā)育和家畜繁殖的調(diào)控及其應(yīng)用，將會(huì)為提高優(yōu)質(zhì)家畜的高效快速繁殖提供理論基礎(chǔ)。