促肝纤维化发生最强因子TGFβ1影响肝纤维化发生的新机制—TGFβ1调控肝星状细胞中组蛋白密码重要阅读者BrD4表达的机制及BrD4在TGFβ1调控肝星状细胞激活及肝纤维化发生中的功能意义

Hepatic stellate cell (HSC) activation is the key step in the process of liver fibrogenesis. Liver injury stimulates the productions of a variety of the inflammatory cytokines and growth factors which induce the changes of gene expression in HSCs, leading to HSC activation. Histone code is the important part of epigenetic regulation mechanisms and bromodomain protein 4 (BrD4) is the histone code reader. BrD4 mediates both the loosening of the nucleosomes and the transcription pause release of RNA polymerase II (the main transcription “machine”). BrD4 plays crucial roles in HSC activation and liver fibrosis by the epigenetic regulation. Our preliminary results indicated that transforming growth factor-β1(TGFβ1), the most fibrogenic cytokine, markedly affected BrD4 expression in HSCs. Thereby, the researches focus on the effects of TGFβ1 on BrD4 and on elucidation of the underlying mechanisms in HSC in vivo and in vitro by using the mice of TGFβ1+/-, CHIP, the mutation of promoter, and the targeted approach. The functional significances of BrD4 in TGFβ1-induced HSC activation and liver fibrogenesis will be further investigated. The results will reveal the new mechanisms underlying TGFβ1-induced HSC activation and liver fibrogenesis.

肝星状细胞（HSC）激活为肝纤维化发生的关键。肝损伤诱发产生的因子作用于HSC，调控其大量基因表达改变，导致静止态HSC重新编程成为激活态。组蛋白密码为基因表达表观遗传调控的重要内容。溴结构域蛋白4（BrD4）为组蛋白密码重要“阅读者”，既介导组蛋白密码解开核小体，又影响基因转录另一精致调控机制—转录的主要“机器”RNA聚合酶II的转录暂停释放。BrD4在表观遗传层面，在HSC激活及肝纤维化发生中扮演关键角色。我们初步研究提示促肝纤维化发生最强因子转化生长因子β1（TGFβ1）显著影响HSC中BrD4表达。因此该课题通过体内外实验，利用TGFβ1单等位基因敲除小鼠，CHIP，启动子突变，基因靶向表达等，研究TGFβ1对HSC中BrD4基因表达的调控及其分子机制，以及BrD4在TGFβ1促HSC激活及肝纤维化发生中的意义。课题将揭示TGFβ1在表观遗传层面促HSC激活及肝纤维化发生的新机制。

BrD4（Bromodomain containing protein 4）一个重要的表观调控因子值得关注。其常结合于基因的超级增强子，因此对基因表达的影响发挥重要影响。更为重要的是， BrD4在促进不同组织纤维化包括肝脏中处于关节点的位置，它可结合于促肝纤维化相关基因的几百个增强子上，几乎发挥着影响整个基因组从而促肝星状细胞HSC（hepatic stellate cell）激活以及促肝纤维化的作用。TGFβ1是促进肝纤维化的最强因子。该课题利用敲基因鼠,人的肝纤维化样品，及体内体外的基因敲低， ChIP等技术揭示了TGFβ1调控HSC中BrD4的详细分子机制。研究显示TGFβ1通过其下游经典的Smad3 信号通路，以及非经典的Stat3通路上调立早基因Egr1表达，促进其结合于BrD4启动子上（- 111位点），上调BrD4表达。Stat3 通路在多器官中参与纤维化的机制，临床注意到该通路的重要性，而考虑是否可作为治疗的靶点。结果确认参与肝纤维化的重要表观调控分子BrD4是它的下游分子，BrD4参与TGFβ1诱导的Stat3 通路导致的肝纤维化发生。结果表明TGFβ1诱导的Smad3 信号通路与Stat3信号通路之间存在互通，且激活态Smad3与Stat3之间存在相互的结合，而Egr1对Stat3信号通路具有反馈促进作用。深入研究提示BrD4介导TGFβ1影响众多关键性的肝纤维化相关分子及炎症分子的表达。至此，Smad3 信号通路与Stat3信号通路，Egr1，以及BrD4 之间构成一个分子网络浮出水面，该网络介导了促进肝纤维化最强因子TGFβ1的促肝纤维化作用。本研究揭示了TGFβ1促肝纤维化先前未知的分子机制，该机制有利于新药靶点的开发。因BrD4与TGFβ1在其它器官纤维化发生中也具有重要的作用，因此，本研究的结果应有利于对其它器官纤维化机制的解析。