转录因子AML1特异性募集组蛋白修饰酶MLL在白血病发病机制中的作用

组蛋白修饰酶MLL能选择性催化特定基因区域的组蛋白甲基化，调控血液干细胞分化和白血病发生中关键基因的转录表达。我们前期对单基因位点的研究表明，序列特异转录因子AML1能结合MLL并影响MLL的募集和酶活性，而骨髓增生异常综合征和急性白血病患者中发现的AML1突变体失去与MLL结合的能力。为了探讨AML1在全基因组范围内特异性募集MLL的假说，本课题将对比表达AML1野生型或AML1血癌突变体的细胞株，通过染色质免疫沉淀结合测序（ChIP-seq）技术和基因表达分析，研究AML1血癌突变体引起的基因组MLL募集水平下降以及组蛋白修饰和转录表达的紊乱。我们还将选取AML1和MLL共同靶位点，联合运用qPCR、DNA结合位点突变和荧光报告基因等分子生物学方法深入研究MLL募集对于AML1的依赖。本课题通过研究AML1血癌突变体揭示MLL选择性调控特定靶位点的分子机制，为治疗白血病提供潜在靶点。

MLL蛋白在造血细胞中广泛表达，直接与启动子序列结合来调节靶基因的表达，对血细胞生成和成人干细胞自我更新有重要作用。MLL异位与造血系统恶性肿瘤的发生和发展密切相关，个体表现为急性混合型白血病，大多恶性程度高，具有独特的临床和生物学特征，已被WHO单独列为MLL白血病。尽管MLL异位是引发该病的始动事件，但仅有MLL异位不足以致病，需要其他分子异常的协同作用，然而MLL白血病的发病及其协同作用机制仍不明确。开展MLL白血病作用机制研究，为临床诊断治疗和预后判断提供理论依据。. 为了研究MLL白血病的协同作用机制，本项目通过对一个MLL白血病患者及其正常同卵双胞胎的血细胞进行全基因组测序发现罕见的MLL-NRIP3致癌基因和H3K36三甲基化的组蛋白甲基转移酶SETD2的遗传突变；在急性白血病患者中，6.2％的患者含有SETD2突变且与携带MLL异位显著相关，还含有其他主要常见染色体异常；突变谱分析提示SETD2在人类急性白血病中功能失活，可能起肿瘤抑制的作用；在SETD2突变的白血病细胞中，H3K36三甲基化的整体水平降低；在含有其他常见的染色体异常时，敲低SETD2能增强白血病干细胞的自我更新促进白血病的起始和进展；药物抑制mTOR信号通路能抑制SETD2敲低的白血病细胞增殖。该研究表明SETD2是白血病的新肿瘤抑制基因，而且SETD2-H3K36me3通路的功能破坏是白血病发生的一种表观遗传机制。. 我们前期研究证明MLL与RUNX1（AML1）和CBFb形成复合体，能结合到RUNX1的N端抑制RUNX1的泛素化降解，而RUNX1/CBFb复合体通过招募MLL蛋白调节转录因子PU.1的转录；然而RUNX1/CBFb在MLL白血病中的作用机制仍然未知。本项目研究了MLL融合蛋白与RUNX1/CBFb复合物的关系，发现MLL融合蛋白的共同部分可以下调RUNX1和CBFb的蛋白水平，且对CBFb蛋白的负向调控依赖于RUNX1；这一结论在Mll-Af9敲入小鼠和人类MLL白血病细胞株中分别得到证实；大量体内外功能实验表明RUNX1/CBFb表达下调对MLL白血病的发生和维持有重要作用。该研究表明MLL融合蛋白对RUNX1/CBFb 存在一个新发现的负向调控，提示了调控RUNX/CBFb可能是一个MLL白血病的潜在治疗策略。