我國(guó)科學(xué)家揭示MLL1融合蛋白引發(fā)白血病的新機(jī)制

    2019年9月17日，美國(guó)科學(xué)院院刊PNAS雜志在線(xiàn)發(fā)表了南開(kāi)大學(xué)藥學(xué)院楊娜課題組與中科院生物物理所許瑞明課題組、范祖森課題組的合作研究成果，題為“A higher-orderconfiguration of the heterodimeric DOT1L-AF10 coiled-coil domains potentiatestheir leukemogenenic activity”。揭示了MLL1-AF10融合蛋白通過(guò)AF10的OM-LZ結(jié)構(gòu)域與DOT1L非催化區(qū)的Coiled-Coil結(jié)構(gòu)域形成寡聚體，引發(fā)急性白血病發(fā)生的分子機(jī)制。

    作者首先通過(guò)體外共純化實(shí)驗(yàn)確定了人源DOT1L C端4個(gè)串聯(lián)的Coiled Coil結(jié)構(gòu)域（CC0-CC3）是與AF10的OM-LZ結(jié)構(gòu)域相互作用的部位。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)盡管CC0-CC1和 CC2-CC3分別都與AF10相互作用，但親和力和形成的寡聚形式都不同。CC0-CC1具有更強(qiáng)的親和力，并且與AF10OM-LZ形成八聚體的寡聚形式，這與全部4個(gè)CC結(jié)構(gòu)域與AF10OM-LZ形成復(fù)合物的寡聚形式一致。而CC2-CC3與AF10的結(jié)合力較弱，在溶液中也不以八聚體形式存在。

    作者進(jìn)而解析了人源DOT1L的CC0-CC1結(jié)構(gòu)域與AF10OM-LZ復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析顯示DOT1L-AF10異二聚體的形成主要依賴(lài)CC1與LZ之間形成的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)，這與CC2與LZ間的相互作用類(lèi)似。有意思的是，雖然CC0不與AF10發(fā)生直接的相互作用，但與形成八聚體（四個(gè)異二聚體）后對(duì)稱(chēng)AF10分子的OM結(jié)構(gòu)域發(fā)生相互作用。同時(shí)，4個(gè)AF10LZ結(jié)構(gòu)域的C末端也通過(guò)自身相互作用形成四聚體進(jìn)而穩(wěn)定異八聚體的形成。突變OM結(jié)構(gòu)域和LZ末端的相應(yīng)殘基，都會(huì)影響異八聚體的形成。

    作者進(jìn)一步通過(guò)細(xì)胞內(nèi)熒光共定位實(shí)驗(yàn)證明了上述異八聚體形成的關(guān)鍵殘基不影響DOT1L-AF10之間的相互作用，并通過(guò)克隆形成實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞核染色觀察等手段驗(yàn)證了DOT1L-AF10復(fù)合體的寡聚形式與二者之間的相互作用一樣，對(duì)白血病細(xì)胞的增殖和去分化至關(guān)重要。并通過(guò)染色質(zhì)免疫共沉淀、定量PCR等手段，驗(yàn)證了這種寡聚形式對(duì)MLL1-AF10招募DOT1L到特定基因區(qū)域，進(jìn)而影響下游白血病相關(guān)基因的表達(dá)水平發(fā)揮的重要影響。

    綜上，該工作解析了MLL1-AF10致癌融合蛋白招募DOT1L的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)除了AF10-DOT1L之間的相互作用外，二者形成復(fù)合體的寡聚形式同樣對(duì)MLL1-AF10融合蛋白的致病性起到關(guān)鍵作用。這些結(jié)果為基于AF10-DOT1L相互作用和寡聚形式的干擾劑的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供了重要依據(jù)。