C-Myc
c-Myc(MYC Proto-Oncogene)是一种由 MYC 基因编码的强效转录因子,属于 bHLH-LZ(碱性螺旋-环-螺旋拉链)蛋白家族。它被誉为基因组的“通用放大器”,调控着人体内约 15% 的基因表达,主要负责驱动细胞增殖、代谢和凋亡。
在山中因子(OSKM)组合中,c-Myc 扮演着“加速器”的角色。它虽然不是 iPS 重编程绝对必需的(去除后仍可重编程,但效率极低),但它能显著提高重编程的效率和动力。然而,由于 c-Myc 是人类癌症中最常见的异常激活基因之一(如伯基特淋巴瘤),它的引入也成为 iPS 细胞临床应用中致瘤性风险的主要来源。
如果说 Oct4 和 Sox2 是重编程的“指挥官”,c-Myc 就是负责后勤和拆迁的“工程队”。它通过以下机制大幅提升重编程效率:
- 染色质重塑 (Global Chromatin Remodeling): c-Myc 结合在全基因组范围内,招募组蛋白乙酰转移酶(HATs),使得原本紧密折叠的异染色质变得松散(开放状态)。这为 Oct4 和 Sox2 结合到靶基因上扫清了障碍。
- 驱动细胞周期: c-Myc 强力推动细胞越过 G1/S 检查点,加速细胞分裂。对于终末分化的体细胞(通常处于 G0 期)来说,快速增殖是抹去旧有表观遗传印记、建立干细胞状态的必要条件。
c-Myc 的表达失调是人类癌症中最普遍的事件之一,据估计涉及超过 50% 的肿瘤类型。
| 疾病/特性 | 机制解析 |
|---|---|
| 伯基特淋巴瘤 (Burkitt Lymphoma) |
• 经典易位:t(8;14) 染色体易位。c-Myc 基因被搬运到了 IgH(免疫球蛋白重链)基因增强子的旁边,导致 B 细胞中 c-Myc 持续极高表达,引发恶性淋巴瘤。
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| iPS 致瘤性 |
• 隐患:如果用于重编程的逆转录病毒载体随机插入并激活了宿主细胞的 c-Myc,或者外源 c-Myc 持续表达,植入体内的 iPS 细胞极易形成畸胎瘤甚至恶性肿瘤。
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| 不可成药性 (Undruggable) |
• 结构难题:c-Myc 蛋白是一个无定形的“内在无序蛋白”(IDP),缺乏药物结合所需的深口袋。目前业界正尝试使用 PROTAC 技术直接降解它。
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为了解决 c-Myc 的安全隐患,山中伸弥团队在后续研究中发现,Myc 家族的另一个成员 L-Myc 具有独特的优势:它保留了 c-Myc 促进重编程效率的能力,但其转化活性(致癌能力)极其微弱。
目前,在临床级 iPS 细胞(如用于帕金森治疗的细胞株)制备中,使用 L-Myc 替代 c-Myc 已成为标准操作程序(SOP)之一,从而在保证效率的同时最大程度降低了患者罹患癌症的风险。
关键文献
[1] Nakagawa M, Yamanaka S, et al. (2010). Promotion of direct reprogramming by transformation-deficient Myc. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
[学术点评]:关键技术突破。报道了 L-Myc 可以替代 c-Myc,在保持重编程效率的同时,几乎消除了长期培养中的致瘤风险。
[2] Dang C V. (2012). MYC on the path to cancer. Cell.
[综述]:系统阐述了 MYC 家族在细胞代谢和肿瘤发生中的核心机制,被称为癌症生物学的必读文献。