Bromodomain- holdigt protein 4 ( BRD4) er et kromatinbindende protein kodet af BRD4 - genet hos mennesker . Det genkender og binder til acetylerede lysinrester i histoner og andre proteiner. BRD4 er involveret i reguleringen af transkription og transmission af epigenetisk information under celledeling [1] . I 2016 blev BRD4 fundet at have sin egen histonacetyltransferaseaktivitet [ 2] .
BRD4 tilhører BET-familien af proteiner, der indeholder to tandem bromodæner og et ekstraterminalt domæne . Ud over BRD4 omfatter denne familie yderligere tre humane proteiner: BRD2, BRD3 og BRDT [3] .
BRD4 RNA og protein er til stede i langt de fleste celle- og vævstyper [4] [3] .
BRD4 er hovedsageligt lokaliseret i cellekernen , men kan også være til stede i cytoplasmaet i små mængder [1] .
Som et resultat af alternativ splejsning dannes to isoformer af proteinet. Den længere og mere almindelige isoform består af 1362 aminosyrerester og har en molekylvægt på ca. 152 kDa . Den biologiske aktivitet af BRD4 er forbundet med denne særlige isoform. Den anden isoform er forkortet fra C-terminalen, består af 723 aminosyrerester og har en molekylvægt på 88 kDa. Den korte isoform findes meget sjældnere end den lange isoform, og dens funktion er ukendt [3] [1] .
BRD4 indeholder to konserverede bromodæner ved N-terminalen af molekylet. Bromodæner består af fire α-helixer forbundet med bevægelige sløjfer. Tilsammen danner spiralerne og løkkerne en hydrofob lomme, der genkender acetylysinrester i proteiner [5] .
Det C-terminale ekstraterminale domæne af BRD4 er involveret i bindingen af transkriptionsfaktoren P-TEFb [5] .
BRD4 fungerer som en global regulator af transskription og kan agere på flere måder, passivt og aktivt.
Transskription af en betydelig del af generne fra multicellulære organismer stopper på stadiet af tidlig forlængelse , når længden af det syntetiserede præ-mRNA er omkring 60 nukleotider [6] . En af grundene til et sådant stop er den sekventielle binding af de negative regulatoriske faktorer DSIF ( DRB sensitivity inducing factor ) og NELF ( negativ forlængelsesfaktor ) til transkriptionskomplekset , som blokerer for den videre udvikling af RNA-polymerase II . Genstart af transkription udføres med deltagelse af faktoren P-TEFb. P-TEFb er en heterodimer bestående af cyclin-afhængig kinase 9 og dens regulatoriske underenhed, cyclin T1, T2 eller K. P-TEFb phosphorylerer DSIF og NELF og hæmmer derved deres aktivitet. Derudover phosphorylerer P-TEFb heptad-gentagelser i det C-terminale domæne af RNA-polymerase II i position Ser - 2, hvilket også fremmer aktiv forlængelse [5] . BRD4 er ansvarlig for rekrutteringen af P-TEFb til transkriptionskomplekset, som binder til nær-promotorregioner af gener ved at interagere med acetylysinrester i histoner [7] [8] .
BRD4 er en atypisk proteinkinase : den er i stand til uafhængigt at phosphorylere RNA-polymerase II i Ser-2-positionen i fravær af klar strukturel homologi med andre proteinkinaser [9] .
Rolle i transkription af individuelle generBRD4 stimulerer transkription af CD274 -genet, der koder for PD-L1-proteinet, uafhængigt af MYC. Ved at bruge ovariecancer og B-cellelymfom som et eksempel , er det blevet påvist, at brugen af BRD4-hæmmere, såsom JQ1 , fører til et fald i mængden af PD-L1 på overfladen af tumorceller og inducerer en T-celle immunrespons mod dem [10] [11] .
I 2016 blev BRD4 fundet at være en histoacetyltransferase [2] . Det acetylerer lysinrester i de N-terminale fragmenter af histon 3 og 4, såvel som Lys-122-resten i histon 3. Acetylering af sidstnævnte rest har en mere signifikant effekt på nukleosom -destabilisering , fordi den er placeret i det globulære C -terminalt histondomæne og i direkte kontakt med DNA . Der kendes kun to andre histoacetyltransferaser, som kan acetylere Lys-122 i histon 3: p300 og CBP. Histonacetyltransferaseaktiviteten af BRD4 forårsager kromatin-dekomprimering (og stimulerer derfor transkription) i mange regioner af genomet , herunder regionen af MYC- , FOS- og AURKB -generne .
For første gang blev BRD4's særlige rolle i humane sygdomme beskrevet i analysen af en sjælden type karcinom karakteriseret ved en kromosomal translokation t(15;19) [12] . Denne translokation fusionerer den første halvdel af BRD4 -genet og næsten hele den kodende region af NUT -genet [13] . Som et resultat dannes det kimære onkoprotein BRD4-NUT, som er ansvarligt for den usædvanligt aggressive natur af dette karcinom [14] .