肥大细胞小眼畸形相关转录因子的研究进展

王书扬，孟 迪，徐嘉伟，谭春娥，袁隆玥，胡艳欣

(中国农业大学动物医学院，北京 海淀 100193)

小眼畸形相关转录因子(Microphthalmia-associated transcription factor,MITF)是调节基因表达的转录因子。MITF基因主要在黑素细胞[1]、视网膜色素上皮细胞(Retinal pigment epithelial cells,RPE)[2]、破骨细胞[3]和肥大细胞(Mast cell,MC)[4]中表达。MITF调控的生物过程的范围很广，包括细胞分化、存活、增殖、侵袭、衰老、代谢等[5]，肥大细胞的生理功能离不开MITF。

在小鼠中MITF位于mi(microphthalmia)基因座，mi基因座的突变导致小鼠表现为小眼畸形、听觉障碍和白化[6-7]。人类MITF突变会导致一些疾病，如Waardenburg综合征2型，表现为毛发色素沉着障碍和耳聋[8-9]；MITF突变还可导致更为严重的Tietz综合征[10]。

1 MITF的结构和不同亚型

MITF属于小眼畸形相关转录因子家族(MiT)，该家族都具有基本螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链结构域(Basic helix-loop-helix leucine zipper,bHLH-LZ)。MITF以bHLH-LZ结构与靶基因的DNA的M-boxes(5′-TCATGTG-3′)以及回文DNA序列(E-boxes，5′-CACGTG-3′)特异结合，可调节参与不同细胞过程的靶基因的转录，从而发挥不同的生物学功能[11]。

MITF在不同组织具有不同的亚型。MITF-M是黑素细胞中唯一表达的亚型，也在RPE中少量表达[12]；MITF-D在RPE和单核细胞谱系中表达；MITF-A和MITF- H在不同组织中普遍表达。肥大细胞中表达的亚型为MITF-A、MITF-E和MITF-Mc[13]。所有亚型均拥有由不同外显子编码的特异的氨基端，羧基端为所有亚型共有，由MITF基因的外显子2-9编码，包含了蛋白质的重要功能域：激活域(Transactivation domains,TAD)和bHLH-LZ(如图1)[14]。不同亚型的MITF转录激活的目标基因略有差异，能有一定选择性地实现不同细胞类型的相应功能[13,15]。

图1 MITF的不同亚型[14]Fig.1 Isoforms of MITF[14]

2 MITF在肥大细胞的生物学功能

2.1 分化 MITF可促进黑素细胞[1]、RPE[2]、破骨细胞[3]和肥大细胞[4]的分化、成熟。MITF基因在肥大细胞中高表达，上调多个肥大细胞的重要功能基因，MITF等位基因同时沉默突变的小鼠肥大细胞减少并且表现为功能缺陷[16]。肥大细胞起源于骨髓，肥大细胞的迁移依赖于干细胞生长因子的刺激和整合素的介导，通过粘附于成纤维细胞迁移到靶组织，在局部微环境的刺激下分化成熟[17]。MITF调控免疫球蛋白超家族的粘附分子SgIGSF，MITF突变的肥大细胞不能粘附成纤维细胞，导致组织肥大细胞的缺失[18]。肥大细胞与嗜碱性粒细胞有共同的祖细胞，即粒细胞-巨噬细胞祖细胞，二者分化的关键在于转录因子。CCAAT/增强子结合蛋白α(CCAAT/enhancer-binding proteins,C/EBPα)是嗜碱性粒细胞关键的转录因子，有研究表明，C/EBPα和MITF相互拮抗，沉默彼此的转录[19]。

2.2 抗凋亡 MITF可调节抗凋亡因子BCL2和BIRC7(ML-IAP)的表达。在黑素细胞前体，MITF的缺失导致细胞从神经嵴出现后在2 d内凋亡[20]。由于破骨细胞形成障碍，MITF缺陷和BCL2缺陷的小鼠均表现出严重的骨质疏松[20]。BCL2也是肥大细胞的抗凋亡因子，肥大细胞缺乏干细胞因子(Stem cell factor,SCF)刺激时，MITF下调，凋亡增加，BCL2也下调[21-22]。

2.3 细胞周期 MITF在细胞增殖、侵袭和衰老中的作用在黑素细胞中研究较多[23]。MITF被认为是黑色素瘤的主要致癌基因，是鉴定黑素瘤灵敏特异的标记物和治疗靶点。MITF对黑素细胞增殖的调控呈现为“变阻器模型”[24]，即高MITF活性水平促进p21(CDKN1A)和p16INK4a(CDKN2A)的表达，使黑素细胞周期停滞并进入分化；中等MITF活性水平促进肿瘤细胞的增殖；低活性水平的MITF导致细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白p27(Cyclin-dependent kinase inhibitor,CDKN1B)的水平升高，细胞增殖变慢，去分化，侵袭性增强；活性进一步降低可导致细胞衰老和死亡。

2.4 肥大细胞的介质合成 体外添加IL-3和SCF培养的MITF-/-小鼠的骨髓来源的肥大细胞祖细胞(BM-derived MC,BMMC)不能分化、成熟，细胞内缺少颗粒，使其表达外源的MITF后颗粒恢复[13]。蛋白酶是肥大细胞颗粒的重要组成部分，MITF几乎上调了所有编码蛋白酶的基因(如小鼠肥大细胞蛋白酶[25]、类胰蛋白酶[26]和颗粒酶B[27])。造血性前列腺素D2合成酶参与合成前列腺素D2，也受MITF调控，MITF缺陷的转基因小鼠的BMMC在IgE刺激下不能正常地释放前列腺素D2[28]。

2.5 肥大细胞的KIT受体 KIT是原癌基因c-kit编码的酪氨酸激酶家族受体III型的成员，与配体SCF结合后自磷酸化激活，启动细胞信号级联反应，产生的细胞效应包括增殖、存活、分化和介质释放等[29]。MITF突变小鼠和SCF/KIT缺陷小鼠相比，两者的肥大细胞和黑素细胞的表型都极为相似[30]。KIT受体和KIT信号下游的激酶RSK都是MITF的靶基因，对MITF-/-的肥大细胞而言，受体和通路上的激酶都得不到转录因子的刺激，导致了肥大细胞对SCF信号反应的缺乏[22]。

2.6 调节过敏反应 MITF除了通过发挥转录因子活性实现细胞调控外，近年还发现MITF部分位于线粒体中，并可以与丙酮酸脱氢酶(Pyruvate dehydrogenase,PDH)的亚基结合，研究发现，MITF的过表达降低了PDH活性，表明MITF是PDH的负调节物[31]，PDH是三羧酸循环的主要调节剂，通过调节线粒体ATP的产生影响肥大细胞激活时活性介质的释放。因此MITF也通过PDH间接地调节了肥大细胞介导的过敏反应。

3 展望

肥大细胞是先天性和适应性免疫系统的重要组成部分，是免疫监视的关键细胞[32]。MC拥有大量的表面受体，包括免疫球蛋白受体、病原体相关分子模式受体等，能够迅速检测病毒、细菌和寄生虫的侵袭，MC表面的多种细胞因子和趋化因子的受体，赋予它们在炎症部位被募集和激活的能力[33]。激活的MC合成释放多种活性介质，与参与炎症的细胞互作调节宿主免疫，不仅在过敏反应，也在多种疾病和抗感染中发挥了重要作用[34]。阐明MITF的生物学功能将有助于深入研究肥大细胞在不同疾病发生过程中发挥的作用，将为进一步揭示疾病发生的本质提供有价值的资料。