核受体概述和分类

1、核受体:概述和分类摘要:核受体超家族包括很多的转录因子，在多细胞生物体的发展和稳态方面发挥 着重要的调节作用。核受体有一种特殊的功能即自身绑定到染色体上，这使得他 们成为基因转录的重要起始者。此外，核受体具有在瞄准启动子和协调整个基因 转录过程而依序招募各种转录因子和共调节因子的能力，证实了他们的生物学意 义，并刺激了这一领域内深入的研究和高层次的科学兴趣。在这篇综述中，我们 总结了当今对于作为基因表达的主要调节者核受体的结构和功能的认识。重点是 介绍核受体介导的转录激活和抑制的分子机制，包括最近在这方面取得的进展。 关键词：核受体、转录、配体、LBD、DBD、结构域、辅助因子、共调节因子。核

2、受体属于大的转录因子超家族，涉及如控制胚胎发育、器官生理、细胞分 化、稳态等重要的生理功能1,2。除了正常的生理，核受体涉及到许多病理过程， 如癌症、糖尿病、类风湿关节炎、哮喘或激素抵抗综合征3-5。在生物医学研究 中，这些转录调节的重要性是难以低估。核受体是可溶性蛋白，可以绑定到特定的DNA调控元件（反应元件或RES）， 并在转录中作为细胞类型和特异性启动子的调节器。与其他转录因子相反，核受 体的活性可以通过结合到相应的配体来调节，小的亲脂性分子能轻易地穿透生物 膜。最近几年中确定的一些核受体不具有任何已知的配体，这些所谓的孤儿受体 自从他们可能会导致新的内分泌调节系统的发现已吸引很多人相当

3、大的兴趣。在一般情况下，核受体作为均聚物和异源二聚体结合到REs上，并以倒置、 外翻或直接重复排列，REs包含两个PuGGTCA核心序列的拷贝。许多启动子的 转录被证明是依赖核受体的，并包含核受体RE。也有大量缺乏RE的启动子和 其他基因的调控元件，通过DNA独立蛋白质-蛋白质相互作用的核受体调节， 这意味着核受体介导的多层次的转录调控。据认为，有一个三维的监管空间，其 中的一个基因对应一种激素的响应是由指定的三个坐标的值：细胞内容物、生理 方面和基因（反应元件）方面确定5。核受体结构DNA结合结构域所有核受体组成一个超家族并根据他们的保守结构域进行了分类。DNA结合 结构域（DBD ）是核受

4、体中最保守的区域，核受体是把自身结合到反应元件和 特定的DNA序列上的启动子上并增强核受体反应基因DBD包含两个高度保守 的半胱氨酸丰富的锌指结构6。对几个核受体DBDs晶体结构分析的结果显示 锌指结构形成的蛋白质结构有利于特异性序列与DNA双螺旋大沟的相互作用 7。对核受体超家族中的各成员的锌指结构的氨基酸残基突变的广泛分析显示， 含有第一个锌指结构的被称为P-Box和DR-Box的短蛋白质基序在核受体的靶 DNA序列特异性的确定中起到一个很重要的作用（图（1）。P环位于第一个锌 指结构中最后两个半胱氨酸之间，赋予不同特定的反应性元件绑定到不同的核受 体上。这些核受体的P-Box，如糖皮质激

5、素受体（GR）、盐皮质激素受体（MR）、 孕激素受体（PR）和雄激素受体（AR），允许这些受体识别他们的同源反应元 件AGAACAO这些受体经常被作为GR P-Box组8,9。另一组核受体中，其中 包括维甲酸受体（RAR）、维甲酸X受体（RXR）、维生素D受体（VDR）、甲 状腺激素受体（TR）和雌激素受体（ER）被称为ER P-Box组。它们的P-Box 的氨基酸序列不同于GR组中核受体的两个氨基酸10，这两个氨基酸在这组核 受体中识别AGGTCA序列是绝对必要的。ER P-Box组中的一些成员，如RAR TR、VDR与RXR作为异二聚体与非对称反应元件的结合被称为直接重复（DRs）。 对于

6、每个结合二聚体受体而言直接重复序列之间的间距是不同的，从而确定每个 RXR异二聚体的DNA特异性12,13。这表明，这些受体的DBD包含一个结构 组件，允许它们区分DRs之间间距的差异。事实上，对TR、RAR和VDR的 DBD区域的广泛研究，发现了 DR-Box； DR-Box位于第一个锌指结构上的第二 个和第三个半胱氨酸残基之间。这个短的基序构成了一个不对称的二聚体界面， 其氨基酸序列在区分不同的重复反应元件是至关重要的13。另一个短的氨基酸序列D-环，已证明参加类固醇激素受体的二聚界面。由 短肽组成的D-环位于核受体DBD的第二个锌指结构中第一个和第二个半胱氨酸 之间。众所周知，来自类固醇

7、受体DBDs的晶体结构和突变实验的结果，表明 D-环的两个带电荷的氨基酸参与分子间的盐桥7。残基突变成相反电荷破坏了 这种界面，从而导致在一个单一的DNA反应元件上活性的大幅下降，但是令人 惊讶的是增强了多个元件的活性14。在此区域内苏氨酸的另一个单点突变为丙 氨酸已被证明取消GR二聚体的形成，抑制GR的DNA结合能力15。这种突 变被用于创建GR dim/ dim小鼠，在小鼠模型中用于GR的DNA结合独立功能 的研究16。然而，随后的报告已经表明，GR弱小突变体仍然具有能够结合一 定反应元件的能力。这表明D-环突变的作用可能被高估了 18,19。非类固醇受 体，如甲状腺激素和视黄酸受体，在很

8、大程度上依赖于除了 D-环以外的配体结 合域（LBD）中的二聚接口 19,20。原本以为，DBD和LBD之间的区域作为相邻DBD和LBD之间区域的一个 灵活的铰链。对本区域的紧密分析显示，在许多核受体的这一区域内包含一个核 受体定位信号，在此区域高度保守的末端是DBD和LBD区域相邻的部分。例 如，N-末端部分包含所谓的T-盒和A-盒，分别参与核受体的二聚化和半位点的 识别21。铰链区部分C-末端包含的基序负责配体调节的受体和转录调制器之间 的相互作用，特别是在核受体介导的转录上发挥抑制性影响23,24。肿瘤的发 生和铰链区内的突变有关，最初低估了这一区域的作用25,26。Transcript

9、ional!DNA bindingFlexibilityiLigand binding!Additional TOC o 1-5 h z Iiiiactivation AF-1；Dimerination；NLS:Dim&riation；transcriptiondl activationII4ICoregulator !:JTranscriptional Activation AF-2 ； Absent in someiiiirecruiitment ;jCoregulator recrulnerit; nuclear receptors1I4kH|diIdIIItlI1NFi备) Gener

10、al StniCtiLTt of nuclear reCeptOr.S. In the N-ttmiinu.S the at.tivaticin fimCtion 1 (AT-l ) is indiLifted, in the ligand-binding domdn (LBD) the activation fiinCtion AT-2) is .shovm. A -SChematiL!. rtprtsentaticin of the HvO zinc finger-S formed by the protein Structure of the DNA-binding domdn (pBD

11、) is shovm On top of the generic nuclear receptor Structure. PO-SitiOn.S of DR-? P- ind D- boxts are indicated inside each coirtsponding peptide loop. Characteri.stjc finictjrin.s of each domain art listed at the bottom.配体结合域（LBD）和激活功能2 （AF-2）核受体的C-末端的一部分环绕在配体结合域（LBD）（图1）。该区域在各 种核受体上的保守程度低于在DBD产生的。自

12、1995年以来，当第一个核受体 LBD结构得到解决，我们对LBD的结构和功能的了解显著增加。非配体结合 （APO）RXRa与配体结合（holo）的RARy以及配体结合（holo）-TR的LBDs结品 的三维结构表明，不同核受体的LBDs的总体结构是相似的，显露出核受体LBD 一个典型的折叠27,28。LBD结构域形成了一个球状结构，其结构是由11到12 个反向平行螺旋排列在一起形成三层的夹层和包括2-4个8 -链28。大多数核受 体的这个框架结构是恒定的，所有螺旋的位置是非常相似，除了那些与配体连接 的核受体。在所有的hol。-结构中同源配体结合在LBD的核心的疏水性空穴中。 Holo-结构比

13、APO-结构更紧凑，这表明配体的结合诱导LBD的构象变化。因此， 配体成为配体结合受体的疏水核心的一个不可分割的部分，来稳定其三维结构 30。对几个核受体的LBDs的突变分析显示，在LBD的羧基末端的部分有一个 保守的片段。这个区域是配体依赖性转录激活必不可少的，并命名为激活功能2 （AF-2）核心基序32-34。这种高度保守的LBD区被预测为一种两性螺旋，两 性螺旋随后在许多LBD晶体结构中被证实。已注意到在apo-RXRa和PPARy的 螺旋12结构上，LBD的C-末端螺旋形成所谓的激活功能（AF-2）的基序远离 核心结构。而在配体结合受体的螺旋结构12折叠起来针对这个核心，在配体结 合的

14、囊上形成一个盖子35,36。从那时起，许多螺旋12不同的位置已被证明支 持初始的概念，即根据配体结合LBD螺旋的C-末端是能够作为一个分子开关改 变其位置35-39。螺旋12位置的不同不仅取决于非配体结合还是配体结合的LBDs上，而 且它的改变也取决于结合在LBD上的配体（激动剂或拮抗剂）类型的不同。大 多数激动剂融入激素结合的囊中并触发了 LBD的构象发生变化，这个适用于激 活。在另一方面，拮抗剂无论是在扰乱LBD基本结构或是改变螺旋12的位置中， 需要结合在辅助调节因子上，辅助调节因子包括染色质修饰因子。在激动剂结合 的结构上，螺旋12定位在螺旋3和11的对面形成了共激活因子结合的疏水性表

15、 面一侧，使得一个包含螺旋的LXXLL的聚集（图2）。富含亮氨酸的LXXLL基 序简称为LXDs，在许多辅助转录因子中一个或多个拷贝被发现。三个这样的 LXDs在核受体共激活因子（NCoAs）中发现，其中两个被认为是核受体二聚体 的桥梁40。已证明包含LXXLL的短肽在受体和共同激活剂之间的相互作用是 必要的和充分的43,44。品体结构分析表明LXXLL基序形成必螺旋并绑定到 LBD的一个疏水凹槽，因此通过亮氨酸和受体的疏水囊之间的疏水相互作用使 该肽保持在适当的位置。此外，螺旋3的C-末端的赖氨酸残基和螺旋12的谷氨 酸通过氢键形成的短肽结合到LXXLL肽上形成“充电夹子”，其作用是稳定受

16、体/肽的相互作用45,46。另一方面，螺旋12具有与LXXLL基序同源的疏水活 性面，因此在拮抗剂和部分激动剂结合的形式中，螺旋12可能停靠在辅助激活 因子的结合裂缝，从而阻断共激活因子的聚集并允许共同抑制子的结合45。核 受体结合的特异性通过LXXLL基序周围的几个氨基酸来确定。这些侧翼残基与 LXXLL结合一起形成所谓的扩展LXXLL基序，这已被证明是各种转录辅助调 节因子的特定招募和染色质重塑因子的关键调节器48,49。这种含有达成共识的 LXX I / HI XXX I / L序列的扩展螺旋在核受体中N-COR和SMRT相互作用的结 构域上发现，并显示出在相同的受体囊中可以与特定的残基

17、进行相互作用，受体 囊与共激活因子结合48。因此，结构的数据与转录激活的数据表示螺旋12的定位对受体的激活是全 关重要。然而，一直显示AF-2的激活是通过不同的螺旋12的构象的动态平衡 达到的。配体通常不会引起静态的构象，而是在激动剂和拮抗剂不活跃的构象的 情况下，通过改变平衡朝着更加活跃的构象改变36。激活功能（AF-1）域另一个对核受体转录激活重要的区域是配体独立的激活功能1（AF-1），一 般位于核受体的N-末端区域。启动子环境和/或细胞类型特异性方式中AF-1的 功能与转录调控中的AF-2结合作用。在核受体之间，AF-1区域至少在大小和序 列两方面是保守的51,52。到目前为止，与此相

18、反的高度结构化的AF-2区，研 究表明核受体的AF-1区域属于固有的无序激活域的大类别53,54。像GR和 HNF-4的核受体AF-1区域具有高含量的酸性氨基酸，然而，这些区域的突变分 析都表现出疏水性氨基酸对转录激活的重要性，而个别酸性氨基酸的突变对此没 有一个显着的影响53-55。已经显示出许多不同的共调节因子绑定到AF-1区域， 认为这些结合元件稳定或诱导核受体N-末端结构域的有序结构56。在这个所谓 的“诱导契合”模式中AF-1的酸性残基在第一阶段的相互作用是很重要的，而疏 水残基在随后的定向模板的折叠步骤中将发挥关键作用，为了说明几个核受体诱 变的数据（见上文）。大量的研究已经表明A

19、F-1的活性可通过磷酸化调控59, 60。不知道磷酸 化是否影响AF-1的折叠，但已显示，可能通过稳定AF-1的共激活剂复合物来 增加受体的极性和/或在受体与共激活因子之间创建新的特定的相互作用位点 59。总之，应当提及的一些核受体，即类固醇受体，已被证明两个单独的激活 功能域AF-1和AF-2可以作为合作子聚集如NCOA-1和TIF2的转录调节子 60-62。因此，为了实现类固醇受体的完整转录活性，两个转录调控表面之间的 串扰是必需的。核受体和他们的区域的进化显然，核受体是古老的和进化成功的分子，和必要性的多细胞生物一起出 现，来调节它们的稳态和各种其他细胞过程。从代表各种生物的核酸序列数据

20、库 中筛选显示，在藻类、真菌或植物中的核受体DBD或LBD以及在早期多细胞 动物首次出现的核受体中没有相似序列63。不知道核受体的DBD和LBD是否 通过共同祖先的基因复制进化或者通过来自不同独立起源的这些区域进化。然 而，DBD与LBD这种高度成功的结合已被证明是非常古老的，与二者相似的区 域在较低等的多细胞动物中发现。最古老的核受体即FTZF1、COUP-TF和RXR 并在腔肠动物中被发现，腔肠动物门包括水螅、海葵、珊瑚、水母和海笔。因此， FTZ-F1、COUP-TF和RXR代表的是进化中最保守的核受体，它们的DNA序列 被认为是最接近核受体祖先的。所有腔肠动物的核受体以及在进化过程中的

21、更先 进的蛔虫线虫中的核受体含有DBD和LBD。然而，人们几乎可以定义后者LBD， 因为这些的C-末端延伸缺乏激活功能和不绑定任何激素66,67。这表明核受体的共同祖先是组成性激活，其激活并没有要求任何配体。此外，核受 体的共同祖先有可能作为单体结合到他们的DNA调节区来调节特定基因的转 录。这一结论是基于大部分最古老的核受体属于孤儿受体单体的组中。核受体配 体结合的能力的进化可能涉及要不是孤儿受体的二次损失，要不是在配体结合受 体的配体结合能力的渐进式进化66。另一种观点在进化过程中配体的出现可能 是开始作为核受体LBD的结构部件。拥有一个转录功能的区域并能结合配体的 第一个核受体出现在较低

22、脊索动物，由RAR的序列作为预测;TR同系物在Ciona intestinales中发现69。假定核受体功能的复杂性的显着增加伴随着脊索的获 得。核受体主要的多样化分成不同的亚科发生在昆虫（节肢动物脊索动物），用 果蝇作为一个例子，代表所有的核受体亚型家庭。基因复制的两次波动导致核受 体的多样性66。值得大家注意的是，在进化过程中类固醇受体亚科的出现相 对较晚且在较低的后生动物没有同系物；最密切相关的类固醇受体，雌根相关受 体（ERR）在果蝇基因组中被找到70。基于这种基因的分布，由于更古老的 ERR基因的复制，类固醇受体在约400-500万年前的脊索动物世系已经演变 71。为了调节转录，早期

23、的核受体不得不与转录机制进行通信。在进化中转录 装置的基本组成部分的出现远早于核受体。早期的报告说，酵母中哺乳动物的核 受体转录活性，表明原始的真核生物已经拥有了核受体作用于染色质的结构所 需的一些因素，在酵母和哺乳动物细胞中与哺乳动物的核受体串扰的基本转录因 子应该是非常保守的72。事实上，在酵母中发现的各种辅助调节因子和染色质 重塑，如复杂的Ada或乙酰化酶的蛋白质，进一步证明了祖先核受体在存在一 些转录调控机制的元件的细胞中进化75,76。假设即使是最早的核受体（对脊椎 动物核受体有相当低的同源性）必须有一些特殊的功能，使其能够与转录和染色 质重塑机制进行沟通。然而，在一些简单的真核生物

24、中没有发现转录辅助因子， 包括线虫的核受体已被确定（见上文）。很显然，第一个拥有所有转录机制元件 的真核生物是果蝇，该果蝇包含的果蝇基因组DNA序列编码和脊椎动物同源的 转录辅助因子NCOR和NCoAs。有趣的是，在核受体主要的系统发育树分支的 这个特殊的进化阶段在这些昆虫中核受体超家族中所有类型都出现了，支持这一 概念，既在进化过程中核受体的数目和功能的复杂性已逐步上升与此同时转录机 制复杂性也日益增加。核受体的分类自1985年核受体第一次的分离和克隆以来，已经将近20年了75。自那时 以来，我们对核受体家族的了解经历了巨大的扩展。在最近几年，大量的核受体 已经通过同源克隆和新测序基因组的筛

25、查确定。核受体超家族在他们DNA结合 的特性和二聚化的偏好基础上一般可以分为四个亚科。第一亚科包括的受体与 RXR成为异二聚物。他们都作为应答元件识别直接重复，尽管一些核受体，像 TRa，同样能够绑定到对称响应元件。第二亚科包括类固醇激素受体，主要作为 配体诱导的二聚体。这些受体结合到DNA的识别位点，其序列为反向重复序列 （回文）。第三亚科的受体主要作为二聚体结合直接重复。第四亚科的成员通常 作为单体绑定到扩展核心位点。这种分类是非常广泛的，但并没有考虑到核受体之间的进化关系。两个最 保守的核受体结构域（LBD和DBD）的序列比对已经迫使许多专家对进化最遥 远的受体分离并形成了除了上述四个类

26、以外的两个亚科。这些亚科之一包含一个 家庭成员，即生殖细胞的核转录因子1“（GCNF1），是结合直接重复的孤儿受体。 仅包含两个保守的结构域中一个的不寻常的核受体通常也分为一个单独的亚科 76。最近，核受体命名委员会批准一个新的以亲缘关系为基础的命名，已经提 出了用于除了原来的核受体，原来的核受体是在我们的审查中使用的76。这种 命名系统是根据多序列比对程序，系统发育树重建的方法和其他进化的影响，最 终导致了核受体超家族细分7个亚家族，编号为0到677。在系统发育上每个 亚科的接近成员按字母顺序排列的大写字母组合成组，在每一组内的各个基因由 阿拉伯数字定义。例如，根据新的术语，糖皮质激素受体（

27、GR）被命名为NR3C1。 据研究人员表示，这种新的命名系统应克服相同的基因几个名字共存的问题，并 允许新基因数量不断增加的夹杂物，它的命名往往代表着一个问题，即他们发现 的同时它们的功能不能被描述。核受体配体已知核受体的天然配体包括化学多样性显着的分子，例如类固醇、甲状腺 激素、视黄酸、类二十烷酸和脂肪酸。同样，其生化的起源是多种多样的。胆固 醇是类固醇激素的生物合成来源，而视黄酸由。-胡萝卜素产生，类二十烷酸前列 腺素J2是脂肪酸代谢的产物；甲状腺激素是三碘甲状腺原氨酸，在甲状腺球蛋 白中作为交联的碘化酪氨酸的降解产物。尽管它们的化学多样性，所有配体必须 结合到核受体LBDs中的非常保守的

28、疏水口袋中。各种核受体LBDs的结构研究 表明，配体在受体活性形成中发挥结构的作用并由蛋白质完全密封，在它周围作 为蛋白再折叠使核心完整。基于这一事实，一些结构生物学家表明，进化选择新 的配体基于他们填补配体结合口袋体积的能力。配体结合口袋的平均分子体积已 计算，现有配体的体积所示是高度保守的81。这一事实表明，核受体激素类似 物的设计考虑结合口袋的大小作为主要的指导点之一。核受体作用的分子机理研究核受体控制基因表达的激活和关闭的机制是什么？这个问题的答案不像20 年前第一次核受体的克隆那样直接。核受体转录调控可以是DNA依赖型（顺式 调控）或DNA自助型（反式调节）。在顺式调控的情况下作为均

29、聚物或异源二 聚体通过直接结合阳性DNA反应元件（在第一种情况下）或阴性的DNA反应 元件下激活或抑制它们的靶基因。在所谓的复合反应元件上已证明一些核受体与 其他转录因子结合为异源二聚体，如AP182, 83。基因转录的反式调节是通过 核受体结合在其他的DNA结合转录因子介导的。这种类型的核受体调节似乎主 要是负转录。一些核受体的转录抑制，包括TR和RAR，可以在配体结合存在或 不存在中实现；在配体依赖的方式中许多核受体已被证明通过拮抗其他类别的转 录因子的转录活性抑制转录84, 85。近年来，显示了大量的蛋白质和蛋白质复 合物通过核受体聚集，以便执行作为转录调节的功能。在第一种情况下，这些转

30、 录辅助调节因子（抑制因子和共激活因子）通过“诱导契合”机制定向到核受体激 活区AF-1或AF-2，在第二种情况下，通过与LBD的疏水槽的相互作用来定向 （见上文）。对于核受体介导的转录调控的基本机制是，共激活因子通过配体依 赖的抑制因子的交换达到，反之亦然。转录激活真核细胞的DNA被包装成一个浓缩的染色质结构。在DNA模板的这种自 然状态下降低了转录因子接入到其结合位点的概率。在其他序列特异性的转录因 子中突出显示出核受体的特殊功能之一，即在染色质抑制的情况下他们有能力进 入他们的结合位点86。当结合他们的反应元件后核受体把染色质重塑和组蛋白 修饰复合物的聚集协调地结合起来，这将导致组蛋白尾

31、巴特定残基的共价修饰。 这些组蛋白末端的特殊修改产生了允许转录起始的一个更加开放的染色质结构。 随后基础转录机制元件的接合，导致RNA转录和每个转录周期的生产，最终将 导致其响应元件的核受体解离和随后的降解（图（3）。转录终止由核共抑制因 子复合物的聚集来标记，它通过染色质重塑和组蛋白修饰活性产生压制性的染色 质，最终导致启动子的沉默87。染色质重塑在减轻染色质介导的抑制中染色质重塑因子和组蛋白修饰酶中蛋白质复合 物的两大类有牵连。在最近几年，许多核小体染色质重塑因子已经确定。人们通 常会在大型的复合物中发现这些蛋白质。利用ATP水解的能量，这些核小体重 塑配合物能够修改染色质模板，以便使其更

32、容易获得普通的转录因子。ATP依赖 的染色质重塑复合物的准确数量是未知的，但是到现在为止，至少有五个家族已 被描述，每个家族包含一个独特的核心ATP酶亚基：SWI / SNF、ISWI、CHD、 INO80、WINAC89，90。其特征最佳的染色质重塑复合物SWI/ SNF和ISWI （仿SWI）包括10-12亚基，发现它们不仅涉及基因的转录，而且也涉及DNA 的复制、DNA修复和DNA重组。这两种复合物已经显示出诱导核小体沿着DNA 滑动。此外，SWI / SNF可以改变核小体表面上的DNA构象90。核受体与染色 质重塑复合物的相互作用是通过SWI/ SNF的不同的亚基介导的。对每个核受体

33、而言，这些互动的亚基似乎是特定。GR已报道经由BAF-250蛋白聚集SWI / SNF 91，但是ER与其他的SWI/ SNF亚基BAF57相互作用92。在启动子上的染 色质重塑被认为是基因转录激活的第一步骤。组蛋白修饰另一部分染色质重塑是组蛋白尾巴的翻译后修饰。这些修饰包括乙酰化、甲 基化、磷酸化和泛素化，提出构成“组蛋白编码”，它代表一种为控制基因转录 和染色质调节的过程中的外基因标记机制93。基因的转录率一般与组蛋白乙 酰化的程度以及超乙酰基因组区域出现的积极转录有关，与低乙酰化区域相反。 组蛋白乙酰化和转录之间的（正）相关性对在转录研究的领域中组蛋白修饰的这 种类型产生了一个很大的兴趣

34、，并导致具有固有组蛋白乙酰基转移酶（HAT）活 性:PCAF、P300、CBP和TAF（II）250的四种蛋白质的识别94-97。随后被 表明，这些蛋白可以作为大型多蛋白复合物的必要亚基被聚集在核受体调控的启 动子上（如在PCAF的情况下的ADA或SAGA，在TAF（II）250的情况下的 TFIID），和通过核心组蛋白尾部中的氨基末端的特定的赖氨酸残基的乙酰化来缓 解染色质抑制99, 100。由组蛋白乙酰化诱导的染色质阻遏的精确机制尚未阐 明，但建议超乙酰化可能降低染色质上启动子的热稳定性，这将导致转录因子结 合的增强。另一方面，已经发现组蛋白尾巴的乙酰化可以稳定染色质重塑复合 物结合到核小

35、体上101，94。按照这个看法，它已证明RAR介导的转录激活需 要几种染色质重塑复合物和开始伴随ISWI的HATs随后的P300和SWI / SNF 聚集的启动子区域的连续动作101。这些数据表明，染色质重塑和组蛋白修饰 复合物功能之间的联系，这两个都导致转录的刺激。配体诱导的大量的HAT的聚集，大量的HAT含有核受体响应启动子复合物， 是由共激活因子P160家族的成员介导的。三种蛋白质已分配给此家族：NCOA-1 （SRC-1）、-NCOA-2（GRIP1）和-NCOA-3（PCIP），每个都具有类似的结构域。 高度保守的HLH-PAS结构域功能未知区域的后面是受体相互作用结构域（RID），

36、 通过三个LXXLL基序，也称为核受体盒，介导配体依赖性的P160分子与核受 体LBDs的相互作用45,103,104。P160 C-末端转录激活结构域已被证明与HAT 蛋白质相互作用，例如PCAF和CBP/p300蛋白以及如CARM1的甲基转移酶 104，105。一方面根据P160蛋白质与核受体LBD相互作用的能力，另一方面 根据与组蛋白修饰复合物相互作用的能力，P160蛋白质一直被认为是作为适配 器分子以配体-依赖性的方式聚集结合在核受体上的乙酰基或甲基转移活性的启 动子。然而，最近的一份报告表明，依赖于细胞和反应元件的情况下，一些如 NCOA-2的P160分子能够发挥抑制活性，其作用机制

37、仍在阐明中106。串扰与转录机制染色体重塑后的核受体介导的转录激活的下一个步骤是，一般转录因子和起 始前复合物（PIC）组装的聚集一般认为涉及多蛋白调解复合物的另一种类型， 以他们发现的相关的受体命名：DRIP （例如，VDR相互作用的蛋白质），TRAP （TR相关的蛋白质），ARC （激活聚集的辅助因子）。这些复合物共享十几种非 常相似的（如果不相同）的蛋白质，因此，现在被认为是表示相同的多蛋白复合 物的物质。这个复合物的聚集通过核受体DRIP/ TRAP/ ARC组件其中的一个介 导的，DRIP205包含两个交替使用的LXXLL核受体相互作用基序。尽管没有 DRIP/ TRAP/ ARC成

38、分，但是已证明具有任何内在的HAT或其它酶的活性，它 们证明有刺激染色质模板的活性的功能107。这个活性可以被以配体依赖的方 式的DRIP/ TRAP/ ARC与RNA聚合酶II （聚合酶II）结合的能力来解释，表明 这些配合物的功能之一可能与配体结合的启动子与转录机制的衔接。在最近几年已经描述了许多其他公认的转录共调节蛋白（在108评论）， 这个庞大的数字显然超过了核受体绑定的能力。在试图解释在基因顺序激活或共 调节的组合模型的聚集中，提出许多因素和复合物的合作对此的作用110，111。 该模型表明，不同的蛋白质复合物要不可以按顺序、组合方法进行，要不在转录 激活的多步骤过程中平行进行。不同

39、的蛋白质复合物的平行聚集是合理的，使用 荧光标记的分子和基因组集成的反应元件阵列的方法得到可视化的受体辅助因 子的动态变化来说明111。这种方法揭示了 DNA -受体相互作用的快速周转（几 秒钟内）和快速的共调节交换。染色体免疫共沉淀（ChIP），它结合了染色质相关 因子的固定，随后分析其组合物支持了辅助因子使用的序列模型。通过使用几组 ChIP证明了 ER的辅助因子聚集的动能和特定的顺序，ER即当激动剂结合时 立即结合到在PS2的启动子上同源的反应元件87, 112o ER结合后，SWI/ SNF 复合物是第一个结合在pS2的启动子上的复合物，在pS2的启动子产生了允许 转录起始的一个稳定的

40、核小体构象。SWI/ SNF的聚集生效在初始转录的非生产 性的过程中，这是启动子保证的需要。聚集HMTS和HATs遵循这个步骤，并导 致组蛋白3（H3）的位置14（K14）上的赖氨酸的乙酰化和H4R3的二甲基化并 定义为pS2启动子的转录能力。这些组蛋白修饰参与转录机制的发生，通过APIS 的复合物最终导致ER定位到蛋白酶体。转录的生产周期之后是初始的非生产性 周期，在初始的非生产性周期上P68 RNA解旋酶是第一个聚集的。接着，将组 蛋白甲基化的组合螯合是通过P160蛋白（NCoAs）和组蛋白乙酰基转移酶达到 的（图（3）。之前其他具有HAT活性的蛋白质参与NCoAs，确认这些蛋白质 作为支

41、架参与核受体介导的转录的复合物构造的重要作用（见上文）。HATS和 HMTS聚集到PS2启动子上导致组蛋白尾部特定的修改，即额外的H3 R17的二 甲基化和H4 K16的乙酰化，它定义了一个参与pS2启动子的转录水平。然后来 自受体解离的组蛋白修饰复合物，允许TRAP / DRIP/ ARC复合物的DRIP205蛋 白的聚集，这反过来将促进与RNA聚合酶II互相作用的功能。转录开始的同时， 聚合酶II的C-端结构域被磷酸化和P160-P300复合物与CBP-PCAF进行交换 113。据几位科学家提出的模型，PCAF然后将乙酰化P160蛋白，P160蛋白将 从复合物中释放出来114。解离来自其同

42、源反应元件的ER可能需要热休克蛋白 hsp70的参与，因为热休克蛋白hsp70已被发现在ER配体诱导的周期末尾是与 pS2启动子相关联87。另一种热休克蛋白hsp90先前已被描述参与启动子GR 的清除115。HDAC-SWI/SNF复合物结合到PS2启动子是转录周期的最后一 步。这些多蛋白复合物的元件改造成PS2启动子上的核小体组织，使随后的周 期继续进行。在第二生产周期的末尾，转录抑制复合物NuRD （含组蛋白去乙酰 化酶和改造活性）特定的结合到启动子上，而且可能取代位于启动子TATA上 剩余的TFIIA/ TBP复合物。NuRD复合物的聚集与和PS2启动子相关的沉默染 色质的产生密切相关。

43、这时就需要一个重新起始周期，核小体结构的完全重新修 改在随后的周期中是所需的。鉴于各种蛋白质复合物聚集在启动子的数目，大大超过了核受体的数量，它 很可能是这些配合物或它们的组成部分可能会对细胞和/或启动子是特定的。事 实上，例如一种细胞特异性的共调节因子即PPARy共激活因子1（PGC-1）专门 在褐色的脂肪和骨骼肌中表达，已经发现PGC-1在PPARy介导的UCP-1转录中 是绝对重要的。UCP-1转录的诱导对PPARy的响应仅发生在褐色脂肪细胞，但 不发生在没有PGC-1产生的成纤维细胞116。近日，PGC-1作用的分子机制已 被阐明oPGC-1与DRIP/ TRAP/ ARC复合物的直接

44、的相互作用和刺激P300-依赖 的组蛋白乙酰化，从而在染色质重塑和前起始复合物的形成中发挥作用118, 119。另一种分子SRA（类固醇受体RNA激活剂），可以作为一个共调节因子的 例子特定结合到核受体的一个亚群。SRA特别令人感兴趣，因为它不是一种蛋 白质，而是一种RNA转录物；已被证明，通过与NCOA-1的相互作用和协同作 用激活类固醇受体的AF-1功能120，121。转录抑制核受体活性的另一个重要组成部分是抑制转录的能力。大多数核受体永久驻 留在细胞核中，如TR、RAR、VDR以及许多孤儿受体能够识别没有配体的反应 元件并能积极抑制转录。缺乏配体的类固醇受体与热休克蛋白复合物相互联系，

45、这使他们远离他们的识别元件，但与拮抗剂结合后，也被证明能抑制转录。此外， 一些核受体在负反应元件上表现激动剂依赖的的抑制121，122。核受体介导的转录抑制的分子机制与抑制因子的发现同时揭晓，如SMRT（沉默调节子维甲酸和甲状腺激素受体）和N-COR （核受体共抑制因子），具有 积极抑制转移到异源DNA结合结构域的能力123, 124。SMRT/NCOR功能的 分析曾透露这 些抑制因子具有几个保守的的抑制域，为组蛋白脱乙酰酶（HDACs）或含有像Sin3A复合物的HDAC的成分提供相互作用的表面23， 125。组蛋白脱乙酰酶（HDACs）主要的细胞功能是除去组蛋白尾部上特定赖氨 酸的乙酰基基团

46、，从而抵消HAT的活动和染色质浓缩的诱导48, 126。在最近几年中已经描述了，许多额外的共抑制因子复合物具有HDAC依赖 性和/或独立的转录抑制活性的功能。这些多蛋白复合物与HDACs相联系的有 Sin3、NuRD和CoREST，其聚集到靶染色质上被认为是细胞特异和/或启动子特 异。最近描述的一些其他抑制因子如Alien、LcoR、Ikaros基因或RIP140，显示 的只是在某些情况下对HDAC抑制剂部分敏感或不敏感127-129。HDAC无关 的活动模式的分子机制仍不清楚，但可能涉及到与C-末端结合蛋白（CtBP）的 结合，这反过来又已显示与polycomb基因（PCG）复合物交互作用，

47、PCG涉及 稳定基因表达的抑制130。研究最深入的核受体抑制因子，N-COR和SMRT通过两个核受体相互作用 结构域聚集到染色质靶位点上，每个包含一个典型的基序LXXXIXXX（I / L）， 通常被称为CoRNR盒48。N-COR和SMRT羧基末端结构域中存在CoRNR框 1和2，已被报告在与非配体的TR、RAR和RXR的相互作用是必要和充分的。 此外，已经表明，核受体对CoRNR1和CoRNR2具有不同的的喜好。例如，视 黄酸受体结合CoRNR1，而RXR几乎完全与CoRNR2相互作用131，132。根 据蛋白质结构的预测分析，LXXXIXXX（I /L）序列形成一个扩展的0-螺旋，螺 旋

48、转动的时间比共激活因子基序的LXXLL更长。虽然共抑制因子和共激活因子 基序利用重叠表面进行相互作用，但是螺旋12其激动剂的位置中防止与共抑制 因子螺旋扩展的绑定。因此，重新定位的螺旋12与核受体配体结合结构域结合 的激动剂配体结合，代表一个可能的分子机制，即配体依赖的共抑制因子复合物 的移位。已经认为核受体LBD的AF-2螺旋已经进化到能够辨别共激活因子的 LXXLL螺旋和N-CoR/SMRT抑制因子的扩展螺旋，允许配体依赖性的核受体活 性的开关。显然，N-COR、SMRT结合到靶染色质上的其他方式以这些抑制因子 的方式存在，被证明要结合一些与核受体无关的转录因子，如 Mad、Pit-1和C

49、BF-1,这些抑制因子的相互作用表面必须与核受体的LBDs显着不同23, 133。除了转录因子和HDACs、N-COR、SMRT与许多其它蛋白相关联以外，最 近已证明，这些分子的生化纯化表明SMRT和N-COR存在于大小约1.5-2MDA 的大型独立的蛋白复合物上134-136。每个N-COR和SMRT复合物由约10至 12个蛋白质组成，其中一些蛋白质如TBL1/TBLR1显示的染色质结合的活性促 使N-COR、SMRT复合物向另一个重要组成部分HDAC3底物靠近。最近描述的 N-CoR抑制因子复合物的另一元件，即甲基化CpG岛结合蛋白Kaiso，促使 N-CoR结合到甲基化的启动子上从而介导

50、甲基化依赖的DNA抑制134。然而， N-CoR抑制因子复合物的另一个亚基，即细胞内信号蛋白质GPS2介导N-CoR 依赖性抑制NK细胞的激活，从而为激素介导的AP-1功能的拮抗作用提供了一 种替代机制136。另一个与核受体相联系并介导转录抑制的具有很好特性的多蛋白复合物是 ATP依赖的重塑复合物NuRD （核小体重塑和去乙酰化酶）。NuRD有一个明确 的染色质，这使得它能够绑定到H3 N-末端尾巴的赖氨酸残基的一个特定的甲基 化上137。NuRD包含至少两个HDACs，通过 MTA1聚集到ER上，MTA1是 NuRD复合物的组成部分138。最近发现MTA1与CAK相互作用，CAK是TFIIH

51、 调控复合物的一个组件，表明NuRD抑制因子复合物和一般转录机制之间的串 扰139。核受体翻译后修饰和转录共调节因子核受体反应通过核受体和信号转导通路的串扰集成到细胞内信号传导网络 中，即通过膜受体传送细胞外信号和核转录因子的蛋白激酶级联激活靶基因。在 多种类型的细胞中这些不同的机制使核受体调节众多的和特定的反应，其特殊的 效果取决于生理、细胞和遗传背景。由于核受体介导的转录调控的所有元件靶向转录和转录后的修饰，各种信号 转导途径可以1）调节核受体与特定的共调节因子的相互作用或者2）调节他们 的活性 或者3）影响细胞核和细胞质隔室之间的分布。虽然共调节因子和核受 体的关联由配体结合严格控制，但

52、是已证明，细胞信号转导活动可以直接调节核 受体与辅助因子的关联。核受体翻译后的修饰，如TRP1或ERa上残留的特定的 丝氨酸的磷酸化，可加强他们的转录激活，在第一种情况下，抑制因子SMRT 的分离，在第二种情况下，增强ERa结合到转录共激活子SRA的活性140, 141。 另一种类型的翻译后修饰，AR的乙酰化通过增加与P300共激活因子的结合以 提高AR的转录142。共调节因子的二次修改显示，导致这些因素与细胞质螯合，从而减轻他们与 核受体的结合。例如，通过MAP激酶激活MEK-1和MEK-1蛋白激酶(MEKK-1) 的SMRT的磷酸化防止它与核受体的相互作用可能是由细胞核外的SMRT保持，

53、MAPK信号转导途径的激活导致核周胞质SMRT的染色143。同样地，激酶依 赖性的NCOR磷酸化的磷脂酰肌醇3 -羟基kinase/Akt1暂时导致相关的N-CoR 再分配到细胞质上，从而防止抑制因子与核受体和靶染色质的结合144。最近描述的蛋白质修饰，SUMO化修饰已被证明在关于核受体作用的细胞 内信号转导中发挥干预作用。大小为11KDa SUMO蛋白附着在各种共调节因子 的特定的赖氨酸残基上似乎显着降低其转录活性(评论在145)。在各种转录因 子和共调节因子上的SUMO化修饰位点的映射揭示，他们中的大多数都包含在 负调控区域，如核受体的协同控制基序、共激活因子的负调节区域、或抑制因子 的抑

54、制区域。SUMO介导的转录下调的分子机制仍然需要以阐明，但是伴随着 其他修饰，肯定增加了对核受体介导的基因转录控制的另一层的复杂性。结论在这篇文章中，我们总结了最近的关于核受体领域的知识。随着基因组测序 计划的完成，所有核受体超家族潜在的成员也已确定。在不久的将来，我们可以 对最近描述的核受体的功能和核受体介导的转录激活的详细的分子机制预计很 多的见解。他们在基因表达的关键调节的功能，使得核受体成为优良的药物靶标。 几十年来，一些核受体一直作为药理学靶点，它们在药理学上的重要性被事实证 实了，即常见处方药的10%以上包括这些受体的靶标146。因此，了解核受体 作用的机制，将为我们提供未来药物设计所需要的知识，未来药物设计即尽量减 少副作用并提高未来药物的治疗分布。在目前的药物开发中疗效最重要的核受体 的结构和生物学特性的更详细信息，将通过对这一问题的其他评论说明。racoptar+ antagonistracnptor* agonistNCoAsha.IM3 一Fig. (2). Thite possible conformations of the nuclear receptor ligand-bindin