上海
KMT2A 重排亚型（ KMT2A-r ）白血病是目前已知白血病中预后极差的一类，其关键癌基因之一的 FLT3 的维持机制尚不明确。
近日，美国圣裘德儿童研究医院李春亮课题组、南京大学生命科学学院江亚军课题组和苏州大学徐鹏课题组在 Science Advances 发表题为 MBNL1 hijacks a structured single-stranded distal DNA element to sustain FLT3 expression in KMT2A-rearranged leukemias 的研究论文，发现经典的RNA结合蛋白MBNL1是FLT3的关键正向转录调控因子。MBNL1通过特异性识别FLT3增强子内一段单链DNA（ssDNA）元件维持FLT3高表达并促进白血病细胞存活。该研究不仅拓展了我们对 RNA 结合蛋白 “ 非经典 ” 功能的认知，详尽的机制研究也为新治疗靶点的发现提供了新线索。
KMT2A 重排造成的融合蛋白是婴儿白血病及多种急性淋巴系和 髓系 白血病的主要驱动因素，患者面临高复发率和极差生存预后。 FLT3 作为其下游核心癌基因，虽已有若干款激酶抑制剂上市，但由于个体药效差异以及耐药频发，导致完全缓解率不理想。因此，深入解析 FLT3 在 KMT2A-r 背景下的特异性上游调控网络至关重要。
为了发掘可能的 FLT3 调控机制，研究团队采用了两条平行策略：一是基于 全基因组 CRISPR 敲除的遗传筛选，二是开发并利用 DepMap 数据集进行疾病亚型依赖的关联分析（ CDAA ）。两种独立方法均一致锁定 MBNL1 为关键候选因子。有趣的是，传统观点认为 MBNL1 主要通过结合 pre-mRNA 调控可变剪接来调控下游基因功能。研究提示， MBNL1 可能有转录因子功能，从而直接调控特定癌基因例如 FLT3 的转录。
图： CDAA 挖掘 DepMap （ A ）以及 CRISPR-CAS9 （ B ）筛选出 MBNL1 为 FLT3 转录的正调控因子
为了验证这一猜测，功能验证显示，在 KMT2A-r 白血病中， MBNL1 维持 FLT3 高表达， 敲低 MBNL1 则可显著抑制 FLT3 水平并诱导细胞死亡。进一步的体外生物化学和结构生物学机制研究发现， MBNL1 能直接结合单链 DNA 。 MBNL1 特异性识别 FLT3 远端增强子内一段含五个连续鸟嘌呤的可形成 G4 四 链体结构的单链 DNA （ ssDNA ）。这种相互作用由 MBNL1 的锌指结构 域及 C 端区域 介 导，并经由 KAS-seq 和 ChIP -seq 技术在体内得到证实。通过构建关键位点突变体，并替换内源野生型 MBNL1 的表达实验进一步确认，破坏 MBNL1 与 ssDNA 的结合将显著下调白血病细胞内的 FLT3 表达。
图： MBNL1 与 ssDNA 二级结构的相互作用解析 (A) MBNL1-ZnF12 蛋白 和 C4-3 单链 DNA 滴定后的 ¹H-¹⁵N HSQC 谱图 (B) 通过 NMR 实验 确定的 MBNL1 DNA 结合位点示意图 (C) EMSA 实验评估 MBNL1 ZnF1234 突 变体的单链 DNA 结合活性 (D) 通过将指定 G 碱基替换为 A ， 并利用电泳评估 polyG 序列对 C4-3 ssDNA 二级结构的影响
这项系统的工作工作确立了"MBNL1-ssDNA-FLT3"轴为KMT2A-r白血病的候选治疗靶点，并且提供了RNA结合蛋白可“跨界”直接识别特殊的顺式调控元件处的DNA并进行调控转录的例子。这一发现提示我们， RNA 结合蛋白 RBPs 在基因调控中的功能边界远比我们想象的更为广阔，为未来研究提供了全新视角。
图：示意图总结： MBNL1 在 KMT2A-r 白血病细胞中，通过结合具有二级结构的单链 DNA 调控 FLT3 增强子
南京大学生命科学学院车美霞 副研究员、美国圣裘德儿童研究医院的 Shaela Fields 为论文的共同第一作者；南京大学生命科学学院江亚军研究员与圣裘德儿童研究医院李春亮教授为共同通讯作者。苏州大学徐鹏教授和圣裘德儿童研究医院的程勇教授团队对本课题的开展提供了有力的技术支持。
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec2331
制版人： 十一
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