Bromodomaiinia sisältävä proteiini 4 ( BRD4) on kromatiinia sitova proteiini , jota BRD4 -geeni koodaa ihmisillä . Se tunnistaa histoneissa ja muissa proteiineissa olevat asetyloidut lysiinitähteet ja sitoutuu niihin . BRD4 osallistuu transkription ja epigeneettisen tiedon siirron säätelyyn solunjakautumisen aikana [1] . Vuonna 2016 BRD4 :llä havaittiin oma histoniasetyylitransferaasiaktiivisuus [2] .
BRD4 kuuluu BET-proteiiniperheeseen, joka sisältää kaksi tandembromodomeenia ja ekstraterminaalisen domeenin . BRD4:n lisäksi tähän perheeseen kuuluu kolme muuta ihmisen proteiinia: BRD2, BRD3 ja BRDT [3] .
BRD4 RNA :ta ja proteiinia on läsnä suurimmassa osassa solu- ja kudostyyppejä [4] [3] .
BRD4 sijaitsee pääasiassa solun tumassa , mutta sitä voi esiintyä myös sytoplasmassa pieniä määriä [1] .
Vaihtoehtoisen silmukoinnin tuloksena muodostuu kaksi proteiinin isomuotoa. Pidempi ja yleisempi isoformi koostuu 1362 aminohappotähteestä ja sen molekyylipaino on noin 152 kDa . BRD4:n biologinen aktiivisuus liittyy tähän tiettyyn isoformiin. Toinen isoformi on lyhennetty C-päästä, koostuu 723 aminohappotähteestä ja sen molekyylipaino on 88 kDa. Lyhyt isoformi löytyy paljon harvemmin kuin pitkä isoformi, ja sen tehtävää ei tunneta [3] [1] .
BRD4 sisältää kaksi konservoitunutta bromodomeenia molekyylin N-päässä. Bromodomeenit koostuvat neljästä α- kierteestä, jotka on yhdistetty liikkuvilla silmukoilla. Yhdessä heliksit ja silmukat muodostavat hydrofobisen taskun, joka tunnistaa asetylysiinijäännökset proteiineista [5] .
BRD4:n C-terminaalinen ekstraterminaalinen domeeni on osallisena transkriptiotekijä P-TEFb :n sitoutumisessa [5] .
BRD4 toimii globaalina transkription säätelijänä ja voi toimia monella tavalla, passiivisesti ja aktiivisesti.
Huomattavan osan monisoluisten organismien geeneistä transkriptio pysähtyy varhaisen elongation vaiheessa , kun syntetisoidun pre-mRNA:n pituus on noin 60 nukleotidia [6] . Yksi syy tällaiseen pysähtymiseen on negatiivisten säätelytekijöiden DSIF ( DRB-herkkyyttä indusoiva tekijä ) ja NELF ( negatiivinen elongaatiotekijä ) peräkkäinen kiinnittyminen transkriptiokompleksiin , jotka estävät RNA-polymeraasi II: n etenemisen edelleen . Transkription uudelleenkäynnistys suoritetaan tekijän P-TEFb mukana. P-TEFb on heterodimeeri, joka koostuu sykliinistä riippuvaisesta kinaasista 9 ja sen säätelyalayksiköstä, sykliinistä T1, T2 tai K. P-TEFb fosforyloi DSIF:n ja NELF:n ja estää siten niiden aktiivisuuden. Lisäksi P-TEFb fosforyloi heptaditoistoja RNA-polymeraasi II:n C-terminaalisessa domeenissa kohdassa Ser - 2, mikä myös edistää aktiivista elongaatiota [5] . BRD4 on vastuussa P-TEFb:n värväämisestä transkriptiokompleksiin, joka sitoutuu geenien lähellä oleviin promoottorialueisiin vuorovaikutuksessa histonien asetylysiinitähteiden kanssa [7] [8] .
BRD4 on epätyypillinen proteiinikinaasi : se pystyy itsenäisesti fosforyloimaan RNA-polymeraasi II:n Ser-2-asemassa ilman selkeää rakenteellista homologiaa muiden proteiinikinaasien kanssa [9] .
Rooli yksittäisten geenien transkriptiossaBRD4 stimuloi PD-L1-proteiinia koodaavan CD274 -geenin transkriptiota MYC:stä riippumatta. Kun käytetään esimerkkinä munasarjasyöpää ja B-solulymfoomaa , on osoitettu, että BRD4-estäjien, kuten JQ1 , käyttö johtaa PD-L1:n määrän vähenemiseen kasvainsolujen pinnalla ja indusoi T-solun immuunivaste niitä vastaan [10] [11] .
Vuonna 2016 BRD4:n havaittiin olevan histoasetyylitransferaasi [2] . Se asetyloi histonien 3 ja 4 N-terminaalisissa fragmenteissa olevat lysiinitähteet sekä histonin 3 Lys-122-tähteet. Jälkimmäisen tähteen asetylaatiolla on merkittävämpi vaikutus nukleosomien epästabiloitumiseen , koska se sijaitsee globulaarisessa C:ssä -terminaalinen histonidomeeni ja suorassa kosketuksessa DNA :n kanssa . Tunnetaan vain kaksi muuta histoasetyylitransferaasia, jotka voivat asetyloida Lys-122:n histonissa 3: p300 ja CBP. BRD4:n histoniasetyylitransferaasiaktiivisuus aiheuttaa kromatiinin hajoamisen (ja siksi stimuloi transkriptiota) monilla genomin alueilla , mukaan lukien MYC- , FOS- ja AURKB-geenien alue .
Ensimmäistä kertaa BRD4:n erityinen rooli ihmisten sairauksissa kuvattiin analysoitaessa harvinaista karsinoomatyyppiä , jolle on tunnusomaista kromosomin translokaatio t(15;19) [12] . Tämä translokaatio fuusioi BRD4 -geenin ensimmäisen puoliskon ja lähes koko NUT -geenin koodaavan alueen [13] . Tämän seurauksena muodostuu kimeerinen onkoproteiini BRD4-NUT, joka on vastuussa tämän karsinooman epätavallisen aggressiivisesta luonteesta [14] .