RARα磷酸化修饰调控急性T淋巴细胞性白血病凋亡的机制研究

The lack of target therapy and a clear understanding of the mechanisms underlying the aggressive proliferation of T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) is the key factors limiting the survival rate of patients. Therapies targeting the retinoic acid (RA) signaling pathway has been clinically implied in treatment of acute promyelocytic leukemia subtypes, whereas the progress in T-ALL subtypes has been very slow, possibly due to the inactivation of RA receptor RARα in T-ALL. Our previous study found that hypophosphorylation of RA receptor RARα can significantly inhibit the proliferation of T-ALL, accompanied by cell apoptosis and the transcriptional activation of RA-target genes regulating cell cycle arrest. Therefore, this study will further explore the relation between RARα phosphorylation and T-ALL proliferation/apoptosis, clarify possible mechanisms underlying RARα hypophosphorylation-mediated transcriptional activation of downstream target genes and anti-proliferation of leukemic cells, as well as identify potential RARα phosphorylases such as CDK7. Our study not only will clarify the molecular mechanisms of RARα phosphorylation in regulating T-ALL proliferation, but also explore the feasibility of treating T-ALL by targeting RARα phosphorylation or upstream phosphorylases, therefore providing potential targets and theoretical basis for the design and development of anti-leukemia drugs.

急性T淋巴细胞性白血病(T-ALL)恶性增殖的机制不明和靶向性药物的缺乏是其生存率无法提高的关键因素。靶向维甲酸(RA)通路的药物已成功应用于急性早幼粒白血病的临床治疗，但因RA无法有效激动其受体RARα，其在T-ALL中的进展十分缓慢。前期研究发现，RARα的低磷酸化可以配体非依赖性的方式显著抑制T-ALL增殖，介导周期阻滞相关靶基因的激活并诱导细胞凋亡。基于此，本课题将进一步明确RARα磷酸化水平与T-ALL增殖/凋亡的相关性及相应分子机制，探索以CDK7为代表的激酶对RARα磷酸化的调控作用，并寻找其余潜在的磷酸激酶。通过本课题的研究，不仅将阐明RARα低磷酸化发挥抗T-ALL作用的全新分子机制，探索通过干预RARα磷酸化或上游磷酸激酶治疗T-ALL 的可行性，并为设计基于模拟RARα低磷酸化作用的小分子化合物，或开发以RARα磷酸激酶为潜在靶点的抗白血病药物提供崭新思路和理论依据。

急性T淋巴细胞性白血病（T-ALL）是一类恶性增殖机制不明且靶向性药物缺乏的血液系统疾病。本课题以T-ALL中的维甲酸（RA）信号通路为研究对象，探索了RA受体RAR的磷酸化调控T-ALL体内外恶性增殖的作用和分子机制，评价了以CDK7为代表的RAR磷酸激酶作为抗T-ALL药物作用靶点的可行性。研究结果表明，T-ALL细胞中RARαS77位点呈现持续的高磷酸化，且细胞对RARs激动剂不敏感，提示RARα磷酸化水平与T-ALL细胞中RA信号通路阻滞相关。在T-ALL细胞中过表达模拟RARα低磷酸化的突变体RARαS77A后，发现RARαS77A可以配体非依赖的方式显著抑制T-ALL细胞的体外增殖。同时，在免疫缺陷的裸小鼠中接种过表达RARαS77A的细胞后，发现RARαS77A也可显著抑制T-ALL细胞的体内增殖，同时并不明显影响小鼠体重。RARαS77A的这种增殖抑制作用与诱导T-ALL细胞发生G2/M期周期阻滞、caspase依赖性的细胞凋亡、致死性自噬以及铁死亡相关。本研究还表明，RARα磷酸激酶CDK7的抑制剂THZ-1可诱导RARαS77低磷酸化，同时显著抑制T-ALL增殖，其机制也与诱导铁死亡相关。此外，我们的拓展研究还发现，RARαS77的磷酸化可调控miR-589-5p、miR-181a-3p等多种与肿瘤恶性增殖相关的miRNA表达。总之，本研究初步明确了RARαS77的磷酸化可通过多种途径调控T-ALL的体内外恶性增殖，其分子机制与miRNAs的表达改变密切相关，并且以CDK7为代表的RARα磷酸激酶可作为抗T-ALL药物开发的重要靶点。本研究为阐明T-ALL恶性增殖的分子机制，并为后续开发高效的抗T-ALL药物提供了新思路。