Science：致癌CDK13突变阻碍核RNA监测

原文题目：Oncogenic CDK13 mutations impede nuclear RNA surveillance

通讯作者：LEONARD I. ZON

隶属单位：霍华德休斯医学研究所波士顿儿童医院干细胞计划和血液学/肿瘤学科

DOI：10.1126/science.abn7625

尽管最近取得了治疗进展，但黑色素瘤患者仍需要新的治疗方法。难以治疗的黑色素瘤亚群依靠致癌基因表达来生长和治疗耐药。在正常细胞中，基因表达受到RNA监视途径的严格调节。新描述的机制检测和降解细胞核中不必要的RNA物种，以确保基因表达质量。

转录细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）是一类激酶，在直接控制基因表达方面发挥作用。研究人员检查了公开的黑色素瘤患者数据中的转录CDK位点，以调查这些激酶中的任何一种是否可以成为黑色素瘤的治疗靶点。出乎意料的是，研究人员在黑色素瘤中观察到CDK13激酶结构域突变的富集，表明CDK13是一种显性阴性肿瘤抑制因子。因此，研究人员研究了突变CDK13介导的肿瘤发生的机制。

CDK13在3.9%的皮肤黑色素瘤中发生突变，这些突变是通过考虑突变负荷和严重程度的计算工具测量的。与黑色素瘤（2.2倍）和其他癌症（1.8倍）中其余蛋白质的突变相比，激酶结构域突变富集，表明显性阴性活性。CDK13激酶结构域突变与导致CDK13相关发育障碍的突变在很大程度上重叠。激酶突变CDK13的表达加速了斑马鱼黑色素瘤模型中黑色素瘤的发作，并导致人黑色素瘤细胞更加增殖，证明了CDK13的显性阴性肿瘤抑制功能。

由于CDK13与已知的转录激酶相关，研究人员通过量化差异外显子的使用来测试全局基因表达表型。研究人员发现CDK13突变表达或功能丧失导致第一个外显子与最后一个外显子相比表达增加，表明短RNA的积累。使用专门的测序技术，研究人员定义了RNA的3'末端，这表明突变的CDK13斑马鱼黑色素瘤和人类黑色素瘤细胞增加了以内含子结尾的过早终止的RNA（ptRNA）。研究人员发现ptRNA通过使用数字微滴PCR和新生RNA测序缺乏降解而在转录后积累。由于ptRNA被加帽，剪接和聚腺苷酸化，研究人员对突变CDK13与对照斑马鱼黑色素瘤进行了全细胞蛋白质组学，并发现了一些ptRNA的翻译，包括它们的内含子区域，这可能是新抗原的来源。

为了阐明突变CDK13肿瘤发生的机制，研究人员免疫沉淀了CDK13，并发现了与polyA尾外泌体靶向（PAXT）复合物相关的蛋白质的结合，该复合物靶向ptRNA在细胞核中降解。研究人员从CDK3中免疫沉淀了ZC14H13文晔和 CDK13穆特人黑色素瘤细胞发现 ZC3H14 在 CDK475 中的 S13 处缺乏磷酸化穆特细胞，表明CDK13直接磷酸化ZC3H14 S475。研究人员在CDK3中拯救了表达ZC14H13拟磷酸突变体的PAXT募集和活性穆特细胞。研究人员还表明，非磷酸化ZC3H14的表达降低了CDK13中的PAXT募集和活化文晔细胞。CCNT13激活的CDK1能够体外磷酸化ZC3H14文晔，但不是 ZC3H14S475A，表明CDK13可以直接磷酸化相关残基上的ZC3H14。

研究人员发现ptRNA在其他CDK13中积累穆特癌症。为了确定ptRNA表达是否足以加速肿瘤发生，研究人员在斑马鱼模型中表达了两种人类ptRNA，发现它们都加速了黑色素瘤的发作。最后，研究人员发现额外的核RNA监视组件在癌症中反复突变。这些实验表明，ptRNA可以促进癌症表型，并且监视异常RNA的成分在癌症中发生突变。

该研究工作表明，CDK13具有与肿瘤抑制因子一致的特性，并且突变CDK13由于缺乏RNA监测而具有致癌性。研究人员发现复发性突变发生在额外的PAXT组分中，这表明核RNA监测具有广泛的，以前未被认识到的肿瘤抑制作用。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn7625

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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