Nat Cell Biol | 白血病细胞依赖于P小体

2024年09月14日21:43:07 科学 1223

引言

急性髓性白血病（AML）是一种具有高度侵袭性的血液肿瘤，其特征是未成熟的成髓细胞在分化过程中不受控制地生长。白血病的转化需要颠覆维持造血细胞身份的基因表达程序，转录后修饰机制会影响细胞特异性基因表达程序，但是白血病细胞操控mRNA翻译的机制仍不清楚。

近日，来自美国贝勒医学院等机构的Bruno Di Stefano、Florian Grebien和Jose L. Sardina研究团队在Nature Cell Biology上发表题为RNA sequestration in P-bodies sustains myeloid leukaemia的文章，发现P小体调控因子影响AML细胞易感性，AML细胞中P小体数量异常增加，P小体组装对于AML的起始和维持至关重要，P小体中封存了许多编码肿瘤抑制因子的mRNA，破坏P小体可以促进这些mRNA的转录，从而重塑AML细胞的基因表达和染色质结构。

为了研究AML的遗传易感性，研究人员利用小鼠白血病细胞（Cebpa^N-mut/C-mut，CNC）进行了全基因组CRISPR筛选，发现有308个基因对于CNC的生存是必需的，而对于对照正常的造血干细胞生存不是必需的，分析发现这些基因中许多都与转录后调控相关，如翻译抑制和P小体。并且其中有些基因在AML细胞中表达上调，如DDX6和EIF4ENIF1，这两个基因编码两个对于翻译抑制和将mRNA封存在P小体中的关键蛋白，分析发现其表达升高与AML患者更差的生存率相关。此外，与正常的造血祖细胞相比，AML细胞中的P小体显著更多。因此，在AML中P小体稳态失调。接下来他们在不同的AML细胞系中敲除了DDX6，发现AML细胞中的P小体溶解，AML细胞扩增也被抑制。

为了研究DDX6对于体内AML的影响，他们移植了多西环素诱导的CRISPRi DDX6的AML细胞，发现多西环素诱导的DDX6沉默可以显著提高受体小鼠的平均生存期。并且他们从两个不同细胞遗传学异常的AML患者体内分离出白血病细胞，沉默DDX6后移植到NSG小鼠体内，移植60天后检测发现DDX6沉默的AML细胞在受体小鼠体内显著减少。然后他们构建了Ddx6条件性敲除小鼠，发现在造血细胞中敲除Ddx6可以抑制白血病进展。接下来他们检测了DDX6对于正常造血细胞的影响，发现DDX6并不影响稳态条件下造血细胞的体外生存、增殖和分化，在体内，敲除Ddx6也并不会破坏正常的造血过程。他们进行了转录组分析，发现Ddx6敲除后上调的转录本与细胞增殖和代谢活性增加相关，线粒体也增加，于是他们猜测DDX6可能在胁迫情况下调控造血干细胞功能。他们将Ddx6敲除的骨髓细胞移植到致死量辐射的受体小鼠中，发现移植细胞的增殖分化能力显著降低，说明胁迫条件下DDX6对于HSC的再生功能十分重要。

进一步，他们通过挽救与过表达实验发现AML细胞存活与P小体组装偶联，破坏P小体组装可以抑制AML细胞存活。然后他们分离了P小体进行了RNA-seq，发现AML细胞中肿瘤抑制基因的mRNA在P小体中富集，而对白血病细胞功能重要的基因转录本在细胞质中富集。通过多核糖体分析发现，抑制DDX6后P小体相关的mRNA的翻译效率显著增加。由于P小体中封存的mRNA也有一些是肿瘤抑制性染色质调控因子编码的，于是他们检测了AML细胞的染色质状态，ATAC-seq发现抑制DDX6后染色质可及性增加，因此DDX6影响AML细胞的染色质结构。

总的来说，这项研究揭示了P小体是影响白血病发生发展的关键因子，抑制P小体组装可以限制白血病发展，为将来治疗白血病提供了相关理论基础。