组蛋白甲基化修饰与白血病

【作者】 宋晓盛； 杨柳柳； 古月； 张坤； 范组森； 许瑞明； 杨娜；

【机构】 药物化学生物学国家重点实验室南开大学药学院；

【摘要】 已知MLL1(混合谱系白血病1)基因的染色体异位与急性白血病的发生密切相关,约5%-10%的成人急性白血病和60%-80%的婴儿畸形白血病是由于MLL易位造成。发生染色体易位的MLL1与其他蛋白形成致癌融合蛋白,这些融合蛋白保留了MLL1的DNA定位区域,丢失了SET甲基化酶催化结构域,因此可将融合蛋白的功能带到MLL1调节的基因区域。例如MLL1-AF10融合蛋白,可通过AF10(10号染色体急性淋巴细胞白血病相关基因)招募组蛋白H3K79位甲基转移酶DOT1L,上调MLL1定位区域组蛋白H3K79位的甲基化水平,造成下游MLL1调控的与白血病相关基因的异常高表达,如MEIS1、HOXA基因簇等,引发白血病的发生。本研究首先确定了人源DOT1L四个串联的Coiled Coil(CC)结构域是与AF10的OM-LZ结构域相互作用的部位。进一步分析发现,前面两个CC结构域与AF10相互作用更强,并且在溶液中形成八聚体的寡聚形式。利用X-射线晶体学手段,解析了DOT1L的前两个CC结构域与AF10复合物的晶体结构。结构分析显示DOT1L-AF10的相互作用主要依赖一种亮氨酸拉链结构。更为重要的是,通过结构分析,获得了生理状态八聚体形成的两个主要界面的关键残基。通过细胞内荧光共定位实验,进一步证明了上述八聚体形成的关键残基不影响DOT1L-AF10之间的相互作用,并通过白血病克隆形成实验、细胞核染色观察等手段验证了DOT1L-AF10复合体的寡聚形式与二者之间的相互作用一样,对白血病细胞的增殖和去分化至关重要。并通过染色质免疫共沉淀、定量PCR等手段,验证了这种寡聚形式对MLL1-AF10招募DOT1L到特定基因区域,进而影响下游白血病相关基因的表达水平发挥的重要影响。这一发现为基于AF10-DOT1L相互作用和寡聚形式的干扰剂的设计和开发提供了重要依据,为针对生物大分子动态修饰的化学干预提供了新的思路。更多还原