钱旭 / 尤永平合作揭示胶质母细胞瘤中启动子区突变型 TERT 激活机制

北京时间 2022 年 10 月 20 日，南京医科大学公共卫生学院钱旭课题组和南京医科大学第一附属医院神经外科尤永平课题组合作在 Molecular Cell 杂志发表题为 Argininosuccinate lyase drives activation of mutant TERT promoter in glioblastomas 的研究论文。

该研究揭示了精氨琥珀酸裂解酶（ASL）通过在 TERT 启动子突变区产生延胡索酸，促进 H3K4me3 富集，协调 GABPA 与 c-Myc 共同激活 TERT 基因表达，从而促进胶质母细胞瘤的恶性进展。

端粒酶（telomerase）是端粒 DNA 的逆转录酶，控制染色体端粒长度并维持基因组完整性，在癌症、衰老和干细胞中发挥关键作用。端粒酶逆转录酶（TERT）是端粒酶的催化亚基，其转录活性是端粒酶活性的限速步骤。在绝大多数体细胞中，TERT 基因处于失活状态。在约 83% 的胶质母细胞瘤（GBM）中，TERT 因启动子区高频突变（-124C>T 和-146C>T）被重新激活。我们前期研究发现，利用 CRISPR 介导的剪辑编辑技术将上述高频突变修正为野生型，可显著抑制 GBM 肿瘤细胞生长（Nat Cell Biol. 2020;22(3):282-288.），表明发生在 TERT 基因启动子区的这两个高频突变对 GBM 生长和生存具有至关重要的作用。以上两个高频突变在 TERT 基因启动子区产生了 E-twenty-six（ETS）转录因子家族识别位点，导致 TERT 基因启动子活性增强，促进 TERT 表达（Science. 2013;339(6122):957-9; Science. 2013;339(6122):959-61.）。Bell et al 等鉴定出 ETS 家族中的 GABP（GA-binding protein）转录因子是识别 TERT 基因启动子区突变并特异性促进 TERT 基因表达的关键因素（Science. 2015;348(6238):1036-9.）。同时，Stern et al 等观察发现，突变的 TERT 基因启动子区域呈现促进转录的 H3K4me3 标记，而野生型等位基因保留了表观遗传沉默的 H3K27me3 标记（Genes Dev. 2015;29(21):2219-24.）。启动子区高频突变如何将 TERT 基因由表观沉默转变为激活状态尚不清楚，GABP 在这个过程中发挥什么作用也有待进一步研究。

表皮生长因子受体（EGFR）异常激活是 GBM 最常见的分子事件之一。研究人员通过免疫共沉淀结合质谱分析，发现 EGFR 通过激活 ERK1/2 促进 GABPA（GABP 的活性亚基）与尿素循环重要代谢酶 ASL 相结合。这种结合是由 ERK1/2 磷酸化 ASL S417 位点实现的。在 GBM 细胞中突变 ASL S417 位点，可阻止 GABPA 将 ASL 招募到突变 TERT 启动子上，并阻断 EGFR 诱导的启动子区突变型 TERT 基因的表达，表明 GABPA/ASL 是参与这一调节不可或缺的关键因素。

大量证据表明，特定代谢物的亚细胞浓度可以影响局部蛋白质的酶活性。ASL 以精氨琥珀酸为底物，将其分解为精氨酸和延胡索酸（fumarate）。作者发现，在 TERT 基因启动子突变区中，ASL 催化局部生成延胡索酸，竞争性抑制 α-酮戊二酸（α-KG）依赖的去甲基化酶 KDM5C 活性，导致 H3K4me3 在该区域富集，有利于 c-Myc 识别并被招募到其在 TERT 基因的转录位点，最终 GABP 与 c-Myc 在 ASL 的协调下共同促进启动子区突变型 TERT 基因表达。该研究首次阐释了启动子区高频突变促进 TERT 基因由表观遗传抑制状态切换到活化状态的分子机制，并指出 ASL 催化产生的延胡索酸是调控这一机制的关键代谢物，为靶向 ASL 及延胡索酸治疗胶质母细胞瘤提供了理论依据。

图. ASL 介导 EGFR 激活促进 TERT 启动子突变的表达在胶质母细胞瘤中的作用机制

南京医科大学公共卫生学院钱旭教授、南京医科大学第一附属医院神经外科尤永平教授为该项工作的共同通讯作者。南京医科大学第一附属医院神经外科施祝梅副研究员和南京医科大学公共卫生学院葛新副教授为该项工作的共同第一作者。

南京医科大学钱旭课题组围绕肿瘤代谢开展了系列研究，成果以第一或通讯作者发表在 Cancer Discov、Nat Cell Biol、Mol Cell（6 篇）等杂志。因团队发展需要，现诚聘生命科学和医学领域博士后，要求应聘者年龄在 35 周岁以下，能较为独立地从事科研工作，以第一作者身份在一流杂志发表过研究论文，有在肿瘤代谢、大数据分析等领域研究经验者优先。薪酬及福利待遇按南京医科大学有关规定执行，支持申报国家和地方各类资助项目。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2022.09.024

转自：“丁香学术”微信公众号

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