MYC参与转录调控的研究进展
既往研究曾提出一个模型,用以阐释MYC如何在不同类型的基因位点上建立其与染色质的结合。如前所述,MYC结合染色质需要以预先存在活跃染色质结构作为前提。最初,MYC通过复杂的蛋白质间相互作用网络被招募到特定的基因组位置。这一过程中可能涉及众多不同类型的蛋白质,因为MYC的蛋白质相互作用组极为庞大,涵盖了转录调控因子、共调控因子、聚合酶相关因子、核小体重塑蛋白以及组蛋白修饰酶等多种类型。在MYC被初步招募后,它会与DNA发生相互作用,并寻找一个高亲和力的E-box结合位点以稳定其结合状态。然而,关于MYC与E-box motif的最终定位与结合在调控MYC功能中的确切作用,目前仍不完全清晰。有研究表明,特定的DNA序列对于MYC结合的建立并非绝对必要,预先形成的可接近性和转录机器的组装足以稳定MYC在转录活跃位点的结合。最近的研究还发现,MYC和N-MYC能够渗透入相分离的凝聚体中,并且其表达量的增加与凝聚体的形成密切相关。然而,破坏凝聚体的形成对N-MYC驱动的基因表达影响有限,因此MYC在转录调控中相分离的具体作用仍待进一步阐明。另一项研究显示,当MYC的DNA结合域发生突变,导致其无法与DNA发生相互作用时,会完全丧失与染色质的结合能力;而改变碱基特异性接触(base-specific contacts)则会使MYC的结合重新定向到含有替代E-box motif的新位点。这一发现进一步强调了直接与DNA的相互作用在MYC与染色质结合中的核心地位,同时提示特定的序列在引导MYC定位到特定位点中可能仅起到辅助作用。该模型还暗示,那些低亲和力的MYC结合位点(如缺乏E-box或含有替代E-box的增强子)可能主要依赖于蛋白质间相互作用和非特异性的DNA接触来招募MYC。
MYC靶基因的选择机制
在多数情况下,MYC对转录的调控展现出一种温和而广泛的特点,而非局限于对少数基因的剧烈调控。跨物种与模型系统的研究显示,MYC能够调控超过15%的基因表达,这表明其通过微调众多基因而非剧烈调控特定靶点来促成肿瘤的发生。早期观察发现,MYC过表达往往伴随着细胞RNA水平的整体提升,这一发现催生了“MYC放大器模型(MYC amplifier model)”的提出。该模型认为,MYC并非通过激活或抑制特定的基因集合,而是通过广泛结合于基因启动子区域,从而放大所有活跃基因的转录活动。然而,后续研究揭示,MYC介导的基因调控与RNA放大是可以相互独立的,且在多数细胞系中,RNA的整体放大现象不仅有限,还高度依赖于特定的培养条件,并且通常仅在MYC持续激活及细胞状态改变后才显现,或在某些情况下根本观察不到。因此,转录的全局放大并非MYC过表达所引发的普遍现象。
通过整合MYC染色质结合数据与小鼠、人类胚胎干细胞及肿瘤细胞中MYC干扰后的基因表达数据,研究者们成功识别出一种跨物种的MYC基因特征。对这一特征的深入分析显示,MYC的核心功能主要聚焦于调控RNA加工、生物量积累(biomass accumulation)及核糖体生物合成。然而,值得注意的是,尽管这些核心靶基因已被确定,但MYC靶基因的选择却展现出高度的细胞类型与微环境依赖性,这些特定靶基因如同覆盖在核心特征之上的独特图层。例如,已有研究证实,在高度侵袭性的三阴性乳腺癌细胞中,MYC调控与上皮-间质转化(EMT)相关的基因,而在侵袭性较低的腔内乳腺癌细胞中则无此现象。同样,MYC在腔内乳腺癌中促进雌激素受体α(ER)靶基因的表达,但在缺乏ER的乳腺癌细胞中则不表现此作用。此外,在神经母细胞瘤细胞中干扰N-MYC,会导致与细胞外基质相关的基因出现条件特异性的调控,同时也会影响MYC核心靶基因的表达。重要的是,这些条件特异性的基因具有显著的预后价值,凸显了它们在肿瘤中的关键功能。通过分析源自不同组织并经过siRNA介导的MYC沉默处理的四种人类肿瘤细胞系的RNA-seq数据,可以进一步说明MYC对基因调控存在高度的微环境条件依赖性。因此,尽管MYC在多种肿瘤类型中广泛侵入活跃的基因组区域,但其对基因表达的调控却是以高度的条件特异的方式进行的。