Nat Cell Biol | 白血病細胞依賴於P小體

2024年09月14日21:43:07 科學 1223

引言

急性髓性白血病（AML）是一種具有高度侵襲性的血液腫瘤，其特徵是未成熟的成髓細胞在分化過程中不受控制地生長。白血病的轉化需要顛覆維持造血細胞身份的基因表達程序，轉錄後修飾機制會影響細胞特異性基因表達程序，但是白血病細胞操控mRNA翻譯的機制仍不清楚。

近日，來自美國貝勒醫學院等機構的Bruno Di Stefano、Florian Grebien和Jose L. Sardina研究團隊在Nature Cell Biology上發表題為RNA sequestration in P-bodies sustains myeloid leukaemia的文章，發現P小體調控因子影響AML細胞易感性，AML細胞中P小體數量異常增加，P小體組裝對於AML的起始和維持至關重要，P小體中封存了許多編碼腫瘤抑制因子的mRNA，破壞P小體可以促進這些mRNA的轉錄，從而重塑AML細胞的基因表達和染色質結構。

為了研究AML的遺傳易感性，研究人員利用小鼠白血病細胞（Cebpa^N-mut/C-mut，CNC）進行了全基因組CRISPR篩選，發現有308個基因對於CNC的生存是必需的，而對於對照正常的造血幹細胞生存不是必需的，分析發現這些基因中許多都與轉錄後調控相關，如翻譯抑制和P小體。並且其中有些基因在AML細胞中表達上調，如DDX6和EIF4ENIF1，這兩個基因編碼兩個對於翻譯抑制和將mRNA封存在P小體中的關鍵蛋白，分析發現其表達升高與AML患者更差的生存率相關。此外，與正常的造血祖細胞相比，AML細胞中的P小體顯著更多。因此，在AML中P小體穩態失調。接下來他們在不同的AML細胞系中敲除了DDX6，發現AML細胞中的P小體溶解，AML細胞擴增也被抑制。

為了研究DDX6對於體內AML的影響，他們移植了多西環素誘導的CRISPRi DDX6的AML細胞，發現多西環素誘導的DDX6沉默可以顯著提高受體小鼠的平均生存期。並且他們從兩個不同細胞遺傳學異常的AML患者體內分離出白血病細胞，沉默DDX6後移植到NSG小鼠體內，移植60天後檢測發現DDX6沉默的AML細胞在受體小鼠體內顯著減少。然後他們構建了Ddx6條件性敲除小鼠，發現在造血細胞中敲除Ddx6可以抑制白血病進展。接下來他們檢測了DDX6對於正常造血細胞的影響，發現DDX6並不影響穩態條件下造血細胞的體外生存、增殖和分化，在體內，敲除Ddx6也並不會破壞正常的造血過程。他們進行了轉錄組分析，發現Ddx6敲除後上調的轉錄本與細胞增殖和代謝活性增加相關，線粒體也增加，於是他們猜測DDX6可能在脅迫情況下調控造血幹細胞功能。他們將Ddx6敲除的骨髓細胞移植到致死量輻射的受體小鼠中，發現移植細胞的增殖分化能力顯著降低，說明脅迫條件下DDX6對於HSC的再生功能十分重要。

進一步，他們通過挽救與過表達實驗發現AML細胞存活與P小體組裝偶聯，破壞P小體組裝可以抑制AML細胞存活。然後他們分離了P小體進行了RNA-seq，發現AML細胞中腫瘤抑制基因的mRNA在P小體中富集，而對白血病細胞功能重要的基因轉錄本在細胞質中富集。通過多核糖體分析發現，抑制DDX6後P小體相關的mRNA的翻譯效率顯著增加。由於P小體中封存的mRNA也有一些是腫瘤抑制性染色質調控因子編碼的，於是他們檢測了AML細胞的染色質狀態，ATAC-seq發現抑制DDX6後染色質可及性增加，因此DDX6影響AML細胞的染色質結構。

總的來說，這項研究揭示了P小體是影響白血病發生髮展的關鍵因子，抑制P小體組裝可以限制白血病發展，為將來治療白血病提供了相關理論基礎。