Nat Commun | 李恩民/许丽艳团队揭示有丝分裂蛋白ANLN进入细胞核发挥基因转录调控的新机制

2025年2月2日，汕头大学医学院的李恩民/许丽艳团队在Nature Communications发表了题为Nuclear ANLN regulates transcription initiation related Pol II clustering and target gene expression的研究论文。该研究发现癌蛋白ANLN除了在有丝分裂过程发挥收缩环组装的传统功能，还在分裂间期进入细胞核，与RNA聚合酶II（Pol II）相互作用，发挥基因转录调控的新功能，为食管鳞癌的分子靶向研究提供了重要的理论基础。

恶性肿瘤的发展基于癌细胞的快速分裂和增殖。Anillin （ANLN） 是一种有丝分裂蛋白，通过调控收缩环组装，促进细胞分裂。该团队于2023年发表了第一篇关于ANLN蛋白异常高表达促进食管鳞癌 （ESCC） 进展的研究 （Cell Death Differ, Cao YF. et al） 。随后，进一步围绕“ANLN促进食管鳞癌恶性增殖”这一主题开展更深层次的分子机制研究，发现ANLN除了作用于有丝分裂收缩环，还在分离间期进入胞核，发挥基因转录调控功能，从而促进食管鳞癌进展。

首先，该研究在不同的癌细胞中发现，胞核内的ANLN与染色质和新生RNA存在明显共定位，表明其可能与基因转录有关。随后通过蛋白质谱、CO-IP、Pulldown和PLA等方法证明ANLN与RNA聚合酶II （Pol II） 大亚基直接互作。采用CUT&Tag和超高分辨率成像等技术，发现ANLN与Pol II在基因组上共定位，且在胞核内形成蛋白团簇 （也称为转录凝聚体） 。进一步研究发现，快速敲降ANLN导致转录起始相关的Pol II大簇减少，但不影响Pol II小簇及Pol II蛋白水平。表明Pol II的聚集程度减弱，且与液-液相分离密切相关。体外液滴实验也证明，ANLN纯化蛋白以剂量依赖的方式促进Pol II CTD的相分离。此外，ANLN蛋白的无序区中的三个短序列介导了其与Pol II的互作，这些关键氨基酸的缺失导致ANLN促进Pol II聚集和相分离的能力丧失。研究还发现，快速敲降ANLN不仅导致Pol II活性降低，还减弱了细胞内增强子和超级增强子信号，从而控制一部分基因的表达。因此，研究者进一步联合RNA-Seq和CUT&Tag等技术方法，筛选鉴定了ANLN-Pol II轴的直接靶基因。发现这些靶基因中大多数受超级增强子调控，而ANLN和Pol II及各种转录因子结合在这些超增强子区。最后，研究者使用小分子THZ1 （一种超级增强子抑制剂） 处理细胞，发现其特异性抑制ANLN-Pol II团簇，靶基因表达，以及食管鳞癌细胞生长。使用该团队之前用于抑制胞浆ANLN的小分子抑制剂F806与THZ1联合处理食管鳞癌细胞，发挥了1+1>2的治疗效果。该研究建立了胞核ANLN与Pol II转录工厂之间的直接联系，揭示了ANLN在基因转录调控中的真正作用，为食管鳞癌的分子靶向研究提供了重要思路。

图：该研究团队近年围绕ANLN蛋白的研究进展。2023年揭示ANLN在食管鳞癌中高表达，其表达水平在有丝分裂过程受泛素化系统调控，进而介导细胞分裂增殖。2025年研究发现，ANLN进入细胞核，通过促进Pol II相分离，发挥基因转录调控的新功能，由此全面揭示ANLN在癌细胞中的功能和分子作用机制。

汕头大学医学院曹宇飞博士后为该论文第一作者。通讯作者为汕头大学医学院李恩民教授，许丽艳研究员，以及天津医科大学张锴教授。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56645-9

制版人：十一

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