发布时间:2020-03-12 16:20:39 浏览量:3356
2020年3月12日,国际著名期刊Blood以封面论文形式,刊发美国Van Andel研究所张笑天实验室和温州医科大学苏建忠实验室合作研究论文"Dnmt3a loss and Idh2 neomorphic mutations mutually potentiate malignant hematopoiesis"。该项研究工作首次发现Dnmt3a和Idh2两个表观遗传因子突变是白血病生成中的协同事件,能够协同诱导白血病发生。
在白血病生成的经典"two-hit"理论中,一个突变导致细胞增殖,另一个突变阻断细胞分化[1,2]。在同一个白血病患者中,能够观察到表观遗传因子的频繁突变。DNA甲基转移酶DNMT3A和异柠檬酸脱氢酶IDH1/2的共同出现在骨髓增生异常综合征(MDS)、约5~8%的急性髓细胞性白血病(AML),以及10%的T细胞淋巴瘤患者中[3,4,5]。DNMT3A作为DNA甲基化转移酶,能够为CpG添加甲基化修饰[6],IDH1/2突变会生成一个新的蛋白,能够大量产生2-羟基戊二酸(2HG),2HG能够竞争性地抑制α-酮戊二酸(α-KG),进而抑制以α-KG作为底物的酶,例如DNA去甲基化酶TET等[7]。然而,这种表观遗传调控因子的共出现如何促进肿瘤发生仍不清楚。
该团队首先通过基因敲除、逆转录转导构建了一个Dnmt3a敲除、Idh2突变的双突变小鼠模型(3aKO-140),同时构建了只突变Idh2(WT-140)、只敲除Dnmt3a(3aKO-WT)和野生型(WT-WT)的小鼠作为对照。在移植180天后,在3aKO-140小鼠中观察到出现一系列的造血系统病症,其中位生存时间为197天,显著短于其他组小鼠。
对这些小鼠的转录组分析发现,3aKO-140小鼠显示出类似巨核细胞-红细胞祖细胞(MEP)的免疫表型,激活了类似干细胞的基因特征,抑制了造血分化相关的基因。而对于这些小鼠的DNA甲基化分析发现了与小鼠的2HG高水平一致的是,WT-140和3aKO-140小鼠相比于WT-WT和3aKO-WT小鼠有更显著的高甲基化状态。对WT和3aKO140 MEPcells执行了H3K4me3和H3K27ac的ChIPseq数据。我们发现与基因表达结果一致,绝大部分的巨核细胞特异增强子在3aKO140里获得了活性。例如,Gata2上游的一个2kb的区域和一个在第三个外显子上的启动子有显著的甲基化下降,与Gata2在3aKO140的MEPlike HSPCs里的基因表达增加的结果一致。
应用HDAC抑制剂到3aKO140 HSPCs上,发现使用HDAC抑制剂将导致H3K9me3的降低,而不会导致H3K27me3的降低,同时会导致活性修饰H3K9ac和H3K27ac的增加。HDAC inhibitor treatment不仅能够降低来自3aKO140小鼠中的白血病负担,同时也延长了生存,能够促进3aKO140 HSPCs的红细胞分化。
由于致癌代谢物2HG在3aKO140细胞中过度表达,作者探索了DNMT3A丢失和IDH2突变诱导代谢改变,能够维持细胞异常自我更新。代谢组的分析发现前列腺素E2在3aKO-140 HSPCs中过表达,使得它们对于前列腺素合成抑制敏感。
论文索引:
Zhang XT*# , Wang XY* , Wang XQ* , Su JZ#, Putluri N , Zhou T , Qu Y, Jeong M , Guzman A, Rosas C, Huang Y, Sreekumar A, Li W, Goodell MA. Dnmt3a loss and Idh2 neomorphic mutations mutually potentiate malignant hematopoiesis. Blood. 2020;135(11):845-856. (中科院1区,SCI IF=16.562)
原文链接:
参考文献:
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