全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 17卷 第 4期
2005年 8月
Vol. 17, No. 4
Aug., 2005
SATB1在基因表达调控中作用的研究进展
李　珂，卢　健*
（上海第二医科大学生物化学和分子生物学教研室 人类基因研究中心，上海 200025）
摘　要：SATB1是一种组织特异性的核基质结合蛋白，参与了染色质高级结构的形成和组织特异性基
因的表达调控，对于胸腺细胞的发育和 T细胞的成熟起到了尤为重要的作用。虽然已经知道 SATB1可
以通过与MAR序列结合，以促进染色质重塑，调节组蛋白乙酰化和甲基化水平等多种途径对基因的表
达进行调控，但是对于该过程所涉及到的分子机制仍然不是很清楚。本文对 SATB1在基因表达调控方
面的研究进展作一综述。
关键词：S A TB 1；M A R；染色质重塑
中图分类号：Q51; Q786　　文献标识码：A
Research advances of SATB1 on gene expression and regulation
LI Ke, LU Jian*
(The Research Center of Human Gene Therapy, Department of Biochemistry and Molecular Biology,
Shanghai Second Medical University, Shanghai 200025, China)
Abstract: SATB1 is a tissue-specific MAR binding protein which participates in the chromatin higher structure
package and tissue-specific gene expression, and also plays a vital role in maturation of thymocyte and devel-
opment of T cells. Although we have already understood that SATB1 can regulate the gene expression through
chromatin remodelling, histone acetylation and methylation, the related molecular mechanism still has not been
unveiled. This review focuses on the recent research advances of SATB1.
Key words: SATB1; MAR; chromatin remodelling
收稿日期：2005-03-09；修回日期：2005-04-03
基金项目：国家自然科学基金（No.39970311）；上海市科委重点项目（No.01JC14025）
作者简介：李　珂( 1 9 8 1 —)，男，硕士研究生；卢　健( 1 9 5 3 —)，女，硕士生导师，教授，* 通讯作者。
文章编号 ：1004-0374(2005)04-0315-03
1　前言
SATB1( special AT rich sequence binding
protein)，是一种组织特异性表达的核基质结合蛋白
(matrix attachment regions binding protein)，在胸腺
细胞和前 B细胞之中显著表达。Dickinson等[1]利用
免疫球蛋白重链µ链基因增强子3端的MARs(matrix
attachment regions)序列作为探针，从人类 cDNA文
库中筛选得到该基因。研究发现，通过基因打靶敲
除 SATB1的小鼠，出生三周后即死亡，SATB1的
缺失至少影响小鼠全基因组 2%的基因表达发生异
常，包括对 T细胞发挥功能十分重要的 IL-2Rα和
IL-7Rα等基因[2]，但是对于 SATB1发挥作用的具体
方式还不是很清楚。
2　SATB1简介
SATB1位于 3号染色体 3p23区，全长 763个
氨基酸，包含有两个 CUT基序，它可以通过形成
类似PDZ结构的二聚体，以非常高的亲和力与MAR
序列相结合。在其氨基酸序列的中部约有 150个氨
基酸，是和MAR发生结合的核心序列。MAR序列
是一段富含 AT，并且具有高度碱基解配对(ba se
unpairing regions, BUR)倾向的区域。在BUR内，具
有成簇的 AT富含序列，包括混合的 A、T、C 并
316 生命科学 第17卷
以G结尾，称之为ATC序列。每个ATC序列又含
有核心解链元件(core unpairing element, CUE)，CUE
的突变消除了所在区域的碱基解配对倾向，使
SATB1对MAR的结合活性消失[3]。SATB1通过与
MAR序列的结合，参与了包括染色体重塑[4]、组蛋
白乙酰化、甲基化等过程，并与DNaseⅠ超敏感位
点(DNase Ⅰ hypersensitive site)具有密切的相关性。
3　SATB1在基因表达调控中的作用
3.1　SATB1对于胸腺细胞的影响　染色质高级结构
的改变是基因表达调控的一个重要影响因素，染色
质开放结构的形成是该区域基因得以表达的前提。
SATB1在胸腺细胞中显著表达，但是作为一种核蛋
白，它是以什么样的方式来达到调控目的呢？ Cai
等[5]研究发现，SATB1在胸腺细胞中具有一种独特
的笼状(cage like) 分布，这一特殊的笼状分布使得
胸腺细胞的核成分对于高盐抽提和DNaseⅠ消化都
表现出抗性，而且通过这一笼状结构，SATB1可
以锚定特异性的DNA序列，而通过 SATB1锚定的
DNA序列与 SBS(SATB1 binding sequence)上下游的
基因表达调控密切相关。这就表明一种新的调控模
式，细胞核内高度表达的单一蛋白质通过在核内形
成独特的空间结构，为特殊的DNA序列提供锚定位
点，从而影响染色质开放结构的形成，即单一蛋白
质通过影响染色质高级结构而调控多种组织特异性
的基因表达。胸腺细胞中Epm2aip1 (EPM2A(laforin)
interacting protein 1)基因在SATB1缺失的细胞中表达
明显下调。序列分析发现在 Epm2aip1上游存在一
段长约 0.5kb的 SATB1结合序列，称之为 SBST4
(SATB1 binding sequence T4)。在野生型的胸腺细胞
中，该区域内组蛋白H3的 Lys9和 Lys14的乙酰化
水平存在明显的峰值，同时，包含 SBST4在内的
一段长约 4.3kb的序列内，其整体的组蛋白乙酰化
水平也明显高于周围区域。然而，在 SATB1缺失
的胸腺细胞中，组蛋白的乙酰化整体上低于野生
型，H 3 组蛋白的乙酰化峰值也不明显；此外，
SBST4区域内H3的 Lys9甲基化程度明显上升，并
且最远可以影响到 SBST4下游约 50kb左右的基因，
使其发生表达异常。Yasui等[6]已经发现，SATB1
可以通过募集去乙酰酶(histone deacetylase 1,2;
HDAC1,2)到 IL-2Ra的SATB1结合位点，来抑制 IL-
2Ra的表达。但目前尚未有报道证明 SATB1可以通
过动员乙酰基来进行调控，所以，尚不能断言
SATB1是通过何种机制促发了SBST4区域的乙酰化
现象。但是由于核小体的乙酰化是染色体转录激活
的前提[7]，以及它所表现出的长距离调控功能，证
明了SATB1与SBST4的结合可以改变该区域染色质
的三维结构，促进有利于该区域染色质的活化和开
放结构的形成，进而影响到了该区域基因的表达。
3.2　SATB1对癌基因的影响　myc基因对于细胞的
发育和成熟具有重要作用，c-myc缺失的 B细胞无
法有效地从G1期向S期过渡，并且失去对促凋亡信
号的敏感性，而在胸腺细胞中，myc的缺失阻碍了
通过负选择形成的DN(double negative)细胞向DP
(double positive)的转化[8]。在野生胸腺细胞中，myc
基因的表达在DN的晚期开始下调，但其转录水平
会在有丝分裂原的刺激下出现显著的提高。而在
SATB1缺失的胸腺细胞中，myc的表达水平对于有
丝分裂原的刺激并不敏感，并且，多数细胞停滞在
CD4+、CD8+(double positive)阶段。在离子霉素
(ionomycin)的刺激下，野生型胸腺细胞myc的转录
水平提高到刺激前的 10倍并且持续 4个小时；而
SATB1敲除的胸腺细胞的myc的表达水平在刺激前
是野生型的四倍，但在离子霉素刺激后，其转录水
平迅速下降[5]。通过对myc位点上下游的基因序列
进行分析，在其转录起始位点上游 1507~1531内发
现了一段SATB1的结合序列(含有 24bp的核心ATC
序列)。利用该序列作为探针进行 FISH实验，发现
荧光信号主要存在于DNA halos(荧光探针与散成长
环状的 DNA杂交所形成，形似日晕，称为 halos)
的中央并且对于DNaseⅠ表现抗性，而在 SATB1-
null的胸腺细胞中，荧光信号主要存在于DNA halo
的边缘和膨胀区域，在 DNaseⅠ的消化下，荧光
信号完全丢失。这说明了在敲除 SATB1之后，myc
的SATB1结合序列已经不再处于染色质 loop的基底
部。由此，提示我们 SATB1通过与 myc 的结合，
可以改变该区域的染色质三维结构，促进了染色质
loop的形成并进而对myc的表达产生了影响。而myc
的表达变化又进一步的影响到了CD4+和CD8+细胞
的成熟。这就对于更加深入的认识myc的调控途径
提供了新的证据。
3.3　SATB1和 HS 位点的关系　染色质 DNA在
DNase Ⅰ的作用下会被降解生成 200bp、400bp⋯⋯
等的片段，反映了完整核小体单位的重复结构。但
转录活跃的染色质区域在DNaseⅠ消化后，却出现
100~200bp的DNA片段，且长短不均一，证明其
DNA受组蛋白掩盖的结构发生了变化，出现了对
317第4期 李　珂，等：SATB1 在基因表达调控中作用的研究进展
DNase Ⅰ高敏感性位点(DNase Ⅰ hypersensitive
sites，HS sites)。这种高敏感性位点通常出现在转
录基因的 5侧翼区(5 flanking region)或 3末端
(3terminal region)，多在调控蛋白结合位点的附近。
DNaseⅠ位点通常伴随MAR序列同时出现，通过募
集SATB1与其结合，达到调控该区域基因表达的效
果[9]。在稳定转染 SATB1的K562细胞中，SATB1
可以和 b-globin上游的 HS sites结合，使 ε球蛋白
的表达明显上升，而 g球蛋白表达则出现下降[10]。
同时出现了 ε球蛋白启动子上游4kb左右的HS位点
组蛋白的乙酰化程度上调和甲基化程度的下调，而
γ 球蛋白的乙酰化和甲基化状况则恰恰相反。并
且，K562内表达的 SATB1在以单体形式存在时并
不能对 β-globin的表达造成影响，只有通过与 CBP
(CREB-binding protein)形成复合体才具有活性。人
类 β-globin基因位于 11号染色体，包含 ε、Gγ、Aγ、
δ、β 五个时空特异性表达的基因，在胚胎时期，
ε 的表达占主导地位，在胎儿时期，以 Gγ、Aγ 的
表达占主导地位，成年时则以 β、δ的表达占主导
地位。血红蛋白表达种类的时间变化是由于其各自
球蛋白基因的激活顺序不同，这种表达顺序的变化
受 β-globin上游多种顺式序列或是反式作用元件控
制，但其具体的作用机制仍然不是很清楚[11]。而
K562与CBP的复合体通过与SH位点的结合，促进
了该区域组蛋白乙酰化和甲基化的变化，激活了在
正常K562中本该处于沉寂状态的 ε球蛋白，而抑制
了 γ球蛋白的表达，这对于认识球蛋白表达种类的
阶段性变化提供了新的思路。
4　展望
除 SATB1外，近来，又有一些新的核基质结合
蛋白得到鉴定，诸如 SAF-B、CDP/CUx等，这些核
基质结合蛋白作为核骨架的重要组成成分，对核骨架
的形成和稳定起到了重要的支撑作用[12]。但是，具
体涉及的调控机理和过程以及核基质结合蛋白之间的
相互关系仍然不是很清楚，所以，针对其发挥作用
的具体途径和协同效果进行研究，将是 SATB1和其
他核基质结合蛋白今后研究的热点和趋势。
[参　考　文　献]
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