浙江大学那仁满都拉/杨畅团队揭示非融合PML等位基因突变介导急性早幼粒细胞白血病三氧化二砷耐药的分子机制

一、研究背景

急性早幼粒细胞白血病（APL）是急性髓性白血病中的M3亚型，通常由t(15;17)染色体易位产生的PML::RARα融合癌基因编码的PML::RARα（P/R）融合癌蛋白驱动。自二十世纪七十年代起，我国科学家张亭栋教授、王振义院士、陈竺院士及陈赛娟院士等研究团队率先提出应用三氧化二砷（ATO）与全反式维甲酸（ATRA）治疗APL，使APL从高度致命的恶性血液病转变为治愈率超过90%的可治性疾病，更开创了靶向治疗恶性肿瘤的新范式，确立了我国在APL基础研究与临床治疗领域的全球领先地位。ATO通过靶向PML::RARα融合蛋白的PML部分从而诱导融合蛋白发生稳定性改变和降解，最终诱导白血病细胞发生凋亡。然而，部分APL患者接受砷剂治疗后出发复发耐药现象。现有研究表明，砷剂耐药患者PML::RARα融合蛋白的B-box2结构域会发生点突变（如A216V、L218P等），破坏ATO与PML蛋白三聚体结构中B-box2结构域三个C213位点形成的半胱氨酸口袋结合，使得ATO无法降解PML::RARα融合蛋白，最终导致耐药的发生。然而，在部分砷剂耐药APL患者的PML::RARα融合基因中未检测到耐药突变，此类患者的耐药机制仍不明确。

二、研究进展

该团队发现，一位多次复发后对砷剂耐药的APL患者白血病细胞的PML::RARα融合癌基因中并未检测到突变，而在未发生重排的PML等位基因上检测到了A216V突变，并且免疫印迹结果显示ATO并不能使该患者白血病细胞中的PML::RARα融合癌蛋白降解。进一步的，该团队通过在内源性PML蛋白敲除的HeLa细胞中共表达PML::RARα融合癌白以及PML蛋白以模拟患者。结果表明，当与未突变PML共表达时，ATO能够显著诱导PML::RARα融合癌蛋白降解。而当PML::RARα融合蛋白与PML蛋白突变体（A216V、L218P）共表达时，ATO无法使其发生降解。这一发现证实，PML蛋白上的关键位点突变会直接破坏PML::RARα融合蛋白对ATO的敏感性，从而阐明了临床耐药性产生的原因。

进一步的，团队对PML蛋白突变体阻止ATO降解PML::RARα融合蛋白的机制进行了探究。结果发现当PML::RARα融合蛋白与PML蛋白突变体共表达时，ATO无法使其发生SUMO化修饰并招募下游蛋白，表明PML蛋白突变体通过破坏ATO诱导的PML::RARα融合蛋白SUMO化修饰和功能蛋白的招募使其无法发生降解。PML蛋白含有四个高度保守并富含半胱氨酸的特殊结构域：RING finger (R)、B-box1(B1)、B-box2 (B2)、Colied-Coil (CC)，称为RBCC区域。它通过RBCC区域发生寡聚化与多聚化，最终形成PML核小体，从而发挥其生物学功能。团队发现PML蛋白与PML::RARα融合蛋白能够通过CC结构域形成异源二聚体，并且PML::RARα融合蛋白与PML蛋白突变体的结合显著强于与正常 PML蛋白的结合。当敲除了PML蛋白突变体的CC结构域后，ATO仍然能够降解未突变的PML::RARα融合蛋白，表明等位基因编码的PML蛋白突变体通过CC结构域与未突变的PML::RARα融合蛋白相互作用从而使其无法被ATO降解，介导APL患者砷剂耐药。

三、未来展望

本研究证实未重排的PML等位基因突变同样可引发砷剂耐药，提示对砷剂耐药的APL患者，PML等位基因的检测对明确耐药机制有着重要的意义，为临床砷剂耐药APL患者的诊断以及治疗提供了重要的理论依据。

来源：https:// doi.org/10.34133/research.0696