TBX3
Tボックス転写因子TBX3は、ヒトではTBX3遺伝子によってコードされるタンパク質である。[ 1 ] [ 2 ]
T-box 3 (TBX3) は、 T-boxとして知られる高度に保存された DNA 結合ドメインを共有する転写因子 の T-box 遺伝子ファミリーのメンバーです。 T-box 遺伝子ファミリーは、マウスとヒトで 17 メンバーで構成され、Brachyury (T)、T-brain (Tbr1)、TBX1、TBX2、および TBX6 の 5 つのサブファミリーに分類されます。 Tbx3 は、Tbx2、Tbx4、およびTbx5を含む Tbx2 サブファミリーのメンバーです。[ 3 ]ヒト TBX3 遺伝子は、 12 番染色体の 12q23-24.1 の位置に位置し、 723 アミノ酸のタンパク質をコードする7 つのエクソンで構成されています(ENSEMBL アセンブリリリース GRCh38.p12)。
転写スプライシング
選択的プロセッシングとスプライシングの結果、少なくとも4つの異なるTBX3アイソフォームが生成され、その中でもTBX3とTBX3+2aが主要なアイソフォームです。TBX3+2aは、2番目のイントロンの選択的スプライシングによって+2aエクソンが追加され、その結果、このアイソフォームはTボックスDNA結合ドメイン内に20個のアミノ酸が追加されます。[ 8 ] [ 9 ] TBX3とTBX3+2aの機能は、細胞の種類によってわずかに異なる場合があります。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
構造と機能
TBX3は転写因子としての機能に重要なドメインを有し、その中にはTボックスとも呼ばれるDNA結合ドメイン(DBD)、核局在シグナル、2つの抑制ドメイン(R2とR1)、活性化ドメイン(A)などがある。 [ 15 ] Tボックスは、Tエレメントとして知られる回文DNA配列(T(G/C)ACACCT AGGGTGTGAAATT)またはこの配列内の半分の部位(ハーフTエレメント)を認識するが、コンセンサスTエレメント配列内の変異も認識できる。TBX3タンパク質には29のリン酸化部位が予測されているが、完全に特徴付けられているのはSP190、SP692、S720のみである。関与するキナーゼは、サイクリンA-CDK2(SP190またはSP354)、胎児腎細胞におけるp38ミトゲン活性化タンパク質(MAP)キナーゼ(SP692)、およびメラノーマにおけるAKT3(S720)である。これらの修飾は、状況依存的にTBX3タンパク質の安定性、核局在、および転写活性を促進する。[ 16 ] [ 17 ]
TBX3 は、T エレメントまたは半分の T エレメント部位に結合することによって、標的遺伝子を活性化および/または抑制することができる。[ 18 ]実際、Tbx3 は高度に保存された T エレメントに結合して、中胚葉分化と胚体外内胚葉に必須の因子であるEomes、T、Sox17 および Gata6 のプロモーターを活性化する。 [ 19 ] [ 20 ]さらに、癌の状況では、TBX3 は細胞周期制御因子p19 ARF / p14 ARF [ 21 ]、p21 WAF1 [ 22 ]、TBX2 [ 23 ]および細胞接着分子をコードするE カドヘリン[ 11 ]を直接抑制して、増殖と移動を促進する。 TBX3は、T因子を欠いているがPTEN転写活性化因子の重要な制御ユニットを形成するPTENプロモーター領域を直接抑制するため、TBX3が転写活性化因子を阻害することで標的遺伝子の一部を抑制する可能性もある。[ 24 ]
TBX3の転写抑制因子または転写活性化因子としての機能は、部分的にはタンパク質補因子によって調節される。例えば、TBX3はNkx2-5、Msx 1/2 [ 25 ]、Sox4 [ 26 ]などの他の転写因子と相互作用して標的遺伝子への結合を促進し、心臓の発達を制御する[ 10 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]。また、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)1、2、3、5と相互作用して乳がんのp14ARFを抑制したり、HDAC5と相互作用してEカドヘリンを抑制して肝細胞がんの転移を促進したりする。[ 31 ] [ 32 ]最後に、TBX3は他の因子と連携して、Tエレメントのコアモチーフを含むRNAに直接結合することにより、mRNAスプライシングのプロセスを阻害することもできる。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]実際、TBX3はAP1およびエストロゲン受容体の共活性化因子(CAPERα)と相互作用して長い非コードRNAである尿路上皮癌関連1(UCA1)を抑制し、p16INK4a mRNAの安定化を通じて老化の回避につながります。[ 33 ]
TBX3はWntシグナル伝達の制御に機能的に関連付けられており、組織特異的転写因子によってシグナル伝達経路がどのように調整されるかについての新たな説明を提供している。[ 34 ]
開発における役割
マウスの胚発生の過程で、Tbx3 は胚盤胞の内部細胞塊、胚葉形成中の胚体外中胚葉、発達中の心臓、四肢、[ 35 ]筋骨格構造、[ 36 ]乳腺、[ 37 ]神経系、[ 38 ]皮膚、[ 39 ]眼、[ 40 ]肝臓、[ 41 ]膵臓、[ 42 ]肺 [ 43 ]および生殖器[ 8 ]で発現する。Tbx3ヌル胚は、心臓、乳腺、四肢など他の構造に欠陥を示し、卵黄嚢と心臓の欠陥が原因で、胎生 16.5 日目に子宮内で死亡する。これらの観察結果と他の多くの研究から、Tbx3が心臓[ 44 ] 、乳腺[ 45 ] 、四肢[ 46]、肺[ 47 ]の発達に重要な役割を果たしていることが明らかになっています。TBX3は、タンパク質BCL9との組織特異的なクロストークによってWnt標的遺伝子の制御に関与していることが示唆されています。[ 34 ]
幹細胞における役割
胚性幹細胞(ESC)と成体幹細胞は、分裂すると幹細胞のままであるか、他の特殊細胞に分化する可能性を持っている未分化細胞です。成体幹細胞は、多くの成体組織に存在する多能性前駆細胞であり、体の修復システムの一部として、複数の細胞タイプに分化することができますが、ESCよりも制限されています。[ 48 ] TBX3はマウスESC(mESC)で高く発現しており、これらの細胞で2つの役割を果たしていると思われます。第一に、分化を防ぎ自己複製を促進することで幹細胞の多能性を強化・維持することができ、第二にmESCの多能性と分化能力を維持することができます。[ 49 ] [ 50 ]誘導多能性幹細胞(iPSC)は、ES細胞に似た細胞であり、必要な組織をスケーラブルな量で生成することができ、個別化再生医療、薬剤スクリーニング、そして胚発生と疾患を制御する細胞シグナル伝達ネットワークの理解への応用において大きな関心を集めています。in vitro研究では、Tbx3がKLF4、SOX2、OCT4、Nanog、LIN-28A、C-MYCとともに体細胞を再プログラムしてiPS細胞を形成する重要な因子であることが示されています。[ 51 ]
臨床的意義
TBX3は、尺骨乳腺症候群[ 52 ]、肥満[ 38 ] 、関節リウマチ[ 53 ]、癌[ 54 ]などのヒト疾患に関与していることが示唆されている。
ヒトでは、TBX3のヘテロ接合性変異が常染色体優性発達障害である尺骨乳腺症候群(UMS)を引き起こし、乳腺およびアポクリン腺形成不全、上肢欠損、乳輪・歯列・心臓・生殖器の奇形など多くの臨床的特徴を特徴とする。[ 8 ] [ 55 ] TBX3遺伝子においてUMSを引き起こすいくつかの変異が報告されており、ナンセンス変異が5つ、フレームシフト変異(欠失、重複、挿入による)、ミスセンス変異が3つ、スプライス部位変異が2つある。Tドメイン内のミスセンス変異、またはRD1の喪失により、TBX3の異常な転写産物や切断されたタンパク質が生じる。これらの変異により、TBX3のDNA結合、転写制御、スプライシング制御が低下し、機能が失われ、UMSの最も重篤な表現型と関連している。[ 21 ] [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]
Tbx3 は、食欲とエネルギー消費を調節することでエネルギー恒常性をコントロールする視床下部弓状核ニューロンの異種集団で発現しており、これらのニューロンでの TBX3 機能の欠損がマウスモデルで肥満を引き起こすことが示されています。重要なことは、Tbx3 が視床下部ニューロンの機能的異種性を推進する主要な役割を担っていることが示されており、この機能はマウス、ショウジョウバエ、ヒトで保存されていることです。[ 38 ]ゲノムワイド関連研究では、TBX3 と関節リウマチ (RA) 感受性との因果関係も示されており、最近の研究では、コラーゲン誘発性関節炎 (CIA) マウスモデルで Tbx3 が RA の候補遺伝子であることが特定されています。[ 53 ] [ 59 ] CIA マウスモデルでは、RA の重症度が TBX3 血清レベルと直接相関していました。さらに、Tbx3はBリンパ球の増殖を抑制し、RAにつながる滑膜の慢性炎症に関連する体液性免疫応答を活性化することが示されました。したがって、Tbx3は免疫系の制御において重要な役割を果たしている可能性があり、RAの重症度診断のためのバイオマーカーとして使用できる可能性があります。[ 53 ]
TBX3は、広範囲の癌腫(乳癌、膵臓癌、黒色腫、肝臓癌、肺癌、胃癌、卵巣癌、膀胱癌、頭頸部癌)および肉腫(軟骨肉腫、線維肉腫、脂肪肉腫、横紋筋肉腫、滑膜肉腫)で過剰発現しており、癌のいくつかの特徴に寄与しているという説得力のある証拠があります。実際、TBX3は細胞老化、アポトーシス、アノイキスを回避し、制御されない細胞増殖、腫瘍形成、血管新生、転移を促進することができます。[ 14 ] [ 32 ] [ 54 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]さらに、TBX3は癌幹細胞(CSC)の増殖に寄与し、これらの細胞の多能性関連遺伝子の制御において重要な役割を果たしています。 CSC は腫瘍の再発や薬剤耐性に寄与しており、これが TBX3 が癌の形成や腫瘍の攻撃性に寄与するもう一つのメカニズムである可能性がある。[ 63 ] TBX3 が癌形成プロセスに寄与するメカニズムには、一部には、腫瘍抑制経路 p14 ARF /p53/p21 WAF1/CIP1、[ 15 ] [ 31] [64 ] p16 INK4a / pRb 、 p57 KIP2 、 [ 65 ] PTEN、 [ 24 ] E-カドヘリン[ 60 ] [ 61 ]を阻害する能力と、血管新生関連遺伝子 FGF2 と VEGF-A [ 66 ]および EMT 遺伝子 SNAI を活性化する能力が関与している。[ 14 ] TBX3をアップレギュレーションするがんシグナル伝達分子として同定されているものには、TGF-β、[ 23 ] [ 67 ] BRAF-MAPK、[ 68 ] c-Myc、[ 16 ] AKT、[ 69 ] PLC ᗴ /PKCなどがあります。[ 70 ] TBX3の機能は、p38-MAPK、AKT3、サイクリンA/CDK2によるリン酸化[ 16 ]や、PRC2、 [ 65 ]ヒストン脱アセチル化酵素1、2、3、5 [ 31 ]やCAPERαなどのタンパク質補因子によっても制御されています。 [ 33 ]
TBX3が腫瘍抑制因子として機能する可能性を示す証拠もあります。腫瘍形成過程において、一部の癌ではTBX3がメチル化によってサイレンシングされ、これは全生存率の低下、癌治療への抵抗性、そしてより侵襲性の高い表現型と関連していました。[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]さらに、TBX3は線維肉腫細胞で過剰発現しており、これらの細胞からTBX3を除去すると、より攻撃的な表現型が引き起こされました。[ 74 ]
注記
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