La proteína 4 que contiene bromodominio ( BRD4) es una proteína de unión a cromatina codificada por el gen BRD4 en humanos . Reconoce y se une a residuos de lisina acetilada en histonas y otras proteínas. BRD4 participa en la regulación de la transcripción y transmisión de información epigenética durante la división celular [1] . En 2016, se descubrió que BRD4 tenía su propia actividad histona acetil transferasa [2] .
BRD4 pertenece a la familia de proteínas BET que contiene dos bromodominios en tándem y un dominio extraterminal . Además de BRD4, esta familia incluye otras tres proteínas humanas: BRD2, BRD3 y BRDT [3] .
El ARN y la proteína de BRD4 están presentes en la gran mayoría de los tipos de células y tejidos [4] [3] .
BRD4 se localiza principalmente en el núcleo celular , pero también puede estar presente en el citoplasma en pequeñas cantidades [1] .
Como resultado del empalme alternativo , se forman dos isoformas de la proteína. La isoforma más larga y común consta de 1362 residuos de aminoácidos y tiene un peso molecular de aproximadamente 152 kDa . La actividad biológica de BRD4 está asociada con esta isoforma particular. La segunda isoforma se acorta desde el extremo C-terminal, consta de 723 residuos de aminoácidos y tiene un peso molecular de 88 kDa. La isoforma corta se encuentra con mucha menos frecuencia que la isoforma larga y se desconoce su función [3] [1] .
BRD4 contiene dos bromodominios conservados en el extremo N de la molécula. Los bromodominios consisten en cuatro hélices α conectadas por bucles móviles. Juntos, las hélices y los bucles forman un bolsillo hidrofóbico que reconoce los residuos de acetilisina en las proteínas [5] .
El dominio extraterminal C-terminal de BRD4 está implicado en la unión del factor de transcripción P-TEFb [5] .
BRD4 actúa como un regulador global de la transcripción y puede actuar de varias formas, pasiva y activamente.
La transcripción de una proporción significativa de los genes de los organismos multicelulares se detiene en la etapa de elongación temprana , cuando la longitud del pre-ARNm sintetizado es de unos 60 nucleótidos [6] . Una de las razones de tal interrupción es la unión secuencial de los factores reguladores negativos DSIF ( factor inductor de sensibilidad DRB ) y NELF ( factor de elongación negativa ) al complejo de transcripción , que bloquean el avance adicional de la ARN polimerasa II . El reinicio de la transcripción se lleva a cabo con la participación del factor P-TEFb. P-TEFb es un heterodímero que consta de cinasa 9 dependiente de ciclina y su subunidad reguladora, ciclina T1, T2 o K. P-TEFb fosforila DSIF y NELF y, por lo tanto, inhibe su actividad. Además, P-TEFb fosforila las repeticiones heptadas en el dominio C-terminal de la ARN polimerasa II en la posición Ser - 2, lo que también promueve la elongación activa [5] . BRD4 es responsable del reclutamiento de P-TEFb en el complejo de transcripción, que se une a las regiones cercanas al promotor de los genes al interactuar con los residuos de acetilisina en las histonas [7] [8] .
BRD4 es una proteína quinasa atípica : es capaz de fosforilar de forma independiente la ARN polimerasa II en la posición Ser-2 en ausencia de una clara homología estructural con otras proteínas quinasas [9] .
Papel en la transcripción de genes individualesBRD4 estimula la transcripción del gen CD274 que codifica la proteína PD-L1, independiente de MYC. Utilizando como ejemplo el cáncer de ovario y el linfoma de células B , se ha demostrado que el uso de inhibidores de BRD4, como JQ1 , conduce a una disminución de la cantidad de PD-L1 en la superficie de las células tumorales e induce una proliferación de células T. respuesta inmune contra ellos [10] [11] .
En 2016, se descubrió que BRD4 era una histoacetiltransferasa [2] . Acetila residuos de lisina en los fragmentos N-terminales de las histonas 3 y 4, así como el residuo Lys-122 en la histona 3. La acetilación de este último residuo tiene un efecto más significativo en la desestabilización del nucleosoma , porque se encuentra en el C globular -Dominio histónico terminal y en contacto directo con el ADN . Solo se conocen otras dos histoacetiltransferasas que pueden acetilar Lys-122 en la histona 3: p300 y CBP. La actividad histona acetiltransferasa de BRD4 provoca la descompactación de la cromatina (y por lo tanto estimula la transcripción) en muchas regiones del genoma , incluida la región de los genes MYC , FOS y AURKB .
Por primera vez, el papel especial de BRD4 en enfermedades humanas se describió en el análisis de un tipo raro de carcinoma caracterizado por una translocación cromosómica t(15;19) [12] . Esta translocación fusiona la primera mitad del gen BRD4 y casi toda la región codificante del gen NUT [13] . Como resultado, se forma la oncoproteína quimérica BRD4-NUT, responsable de la naturaleza inusualmente agresiva de este carcinoma [14] .