揭示白血病关键转录复合物的组成机制和功能

转录因子在造血过程中起关键作用，其异常表达可导致各种类型的白血病。白血病通常由染色体易位驱动，染色体易位导致新型转录因子的产生，即两个独 立基因产物的异常融合。染色体易位t(8;21) 产生的融合蛋白 AML1-ETO (AE) 是急性髓系白血病（acute myeloid leukemia, AML）中常见的融合蛋白，能够增强白血病细胞的自我更新并抑制骨髓细胞的分化。转录因子往往协同发挥功能，AE存在于一个稳定的复合物（称为AETFC）中，该复合物还含有CBFb（AML1的结合蛋白）、E蛋白家族成员HEB或E2A、致癌转录因子LYL1、LIM结构域蛋白LMO2和LMO2结合蛋白LDB1。尽管像许多转录因子一样，AE可以激活或抑制靶基因表达。但进一步了解AETFC如何组装以及它如何调控基因表达非常重要。

LYL1是含有碱性螺旋环螺旋（bHLH）结构域的转录因子，能够与E蛋白如E2A和HEB形成异源二聚体结合于DNA，对造血干细胞/祖细胞很重要。LYL1还可以直接与辅助因子LMO2蛋白相互作用，形成转录复合物，驱动造血细胞和恶性肿瘤中的谱系特异性基因表达。尽管多个证据表明LYL1在急性髓系白血病中的生物学重要性，但LYL1如何与AE协同调控基因表达并不清楚。清华大学医学院陈默研究员课题组发现LYL1在AETFC的组装和转录激活功能实现中具有重要作用。

陈默课题组利用生化和基因组手段发现白血病细胞中至少存在两种不同的含AE的复合物：一种含有LYL1的AETFC复合物，以及几种不含LYL1的AE-E蛋白复合物（AEC，以AE-HEB为代表），而LYL1对于AETFC复合物的组装起到关键作用。进一步研究发现含有LYL1 的 AETFC 复合物优先与活跃的增强子结合并促进 AE 靶基因的激活。接下来，研究人员进一步探究了AETFC复合物特异结合哪些辅助因子从而激活基因转录的具体机制。目前已报道的辅助因子是通过与AE的相互作用而不是与AE复合物的相互作用来鉴定的，并不能区分不同AE复合物结合的辅因子，也无法区分激活或抑制的靶基因上AE复合物招募的辅因子。此外，由于AE和E蛋白通常共定位在染色质上并与上调或下调的靶基因结合，因此辅助因子的差异募集不能用AE-E蛋白复合物与靶基因的差异结合来解释，可能是通过其他AETFC组分（例如LYL1）进行的。基于以上考虑，研究人员通过免疫沉淀-质谱联用（IP-MS）的方法鉴定AETFC与AEC差异结合的辅因子，发现共激活因子 CARM1 特异地与 AETFC相互作用并促进 AETFC 对靶基因的激活。CARM1调控了AML中细胞周期、DNA修复和DNA复制相关的基因，对于AE依赖性白血病细胞的生存至关重要。这项研究证明了AETFC复合物将 CARM1 募集到染色质，进而激活靶基因表达、促进 AML 细胞存活，描述了癌症转录因子 LYL1 在 AETFC 组装和基因激活中的新作用。

上述研究利用生物化学和基因组学手段发现AE复合物的异质性，证明LYL1是形成AETFC复合物的关键因子，鉴定到与该复合物特异结合的共激活因子CARM1，对AETFC激活靶基因转录的机制提供了新的见解，对白血病的治疗提供了新的靶点。