最近,一項關于白血病細胞基因表達的研究,發現了一種RNA結合蛋白,在推動癌癥的發展過程中起著重要的作用。該蛋白通常活躍在胎兒組織,在成年人體內是關閉的,但它在一些癌細胞中被再度活化。這種表達模式使它成為抗癌藥物的一個有吸引力的靶標,因為阻斷它的活動,不太可能造成嚴重的副作用。
這項新的研究,發表在3月14日的《Journal of Clinical Investigation》雜志上,集中在一種特別具有侵襲性的B細胞急性淋巴細胞白血病(ALL)——在兒童和青少年中最常見的白血病類型。由加州大學圣克魯斯(UC Santa)和加州大學洛杉磯分校(UCLA)的科學家帶領的一個研究團隊,發現一種RNA結合蛋白(被稱為IGF2BP3)在這組B-ALL患者的癌細胞中是過剩的。
本文共同作者、UC Santa Cruz分子、細胞和發育生物學副教授Jeremy Sanford指出:“這個蛋白——IFG2BP3,與許多類型的惡性腫瘤和預后較差有關。這項研究令人興奮的地方在于,它超越了相關性,并顯示出因果關系,因為我們首次證明,這種蛋白質的異常表達足以誘導病變。”
研究人員鑒定了由這種RNA結合蛋白直接調控的基因,其中許多基因被證明是與癌癥相關的癌基因。特別是,該蛋白可提高一個已充分了解的基因(稱為MYC)的表達,反過來這又調控大量與細胞增殖相關的基因的表達。
與參與基因活性調控的其他蛋白相比,RNA結合蛋白還沒有得到很好的研究。當一個基因被打開或“表達”的時候,一個RNA拷貝是由該基因的DNA序列組成的,然后,這種“信使RNA”攜帶的遺傳密碼,被翻譯成一種蛋白質,行使一些細胞功能。許多因子參與調控哪些基因轉錄成信使RNA以及何時轉錄,但是RNA結合蛋白質可與信使RNA本身相互作用,來調控轉錄后已發生的基因表達。科學家們才剛剛開始揭開這種基因表達轉錄后調控的復雜性。
Sanford說,在IGF2BP3與B細胞白血病的情況下,RNA結合蛋白的整體效果是,通過改變大量基因的表達,促進B細胞的增殖。
白血病起始于骨髓中的造血干細胞,會導致所有不同類型的成熟血細胞。各種各樣的基因改變會致使異常的白細胞發生增殖,并排擠出正常的血細胞。Sanford在加州大學洛杉磯分校的合作者Dinesh Rao,正在研究涉及混合系白血病(MLL)基因的染色體重排的B-ALL案例,這種類型的白血病占B-ALL的百分之5,患者預后差,治療后早期復發的風險增加。
在Rao的實驗室將IGF2BP3確定為這些病例中最失調的基因之一后,他們開始與Sanford實驗室合作,找出哪些基因由IGF2BP3直接調控。Sanford和Rao自從本科時就是朋友,Rao知道,Sanford的實驗室是少數使用一項“可捕捉與特定蛋白結合的RNA分子”的技術的實驗室之一。該技術稱為單核苷酸分辨率交聯免疫沉淀(iCLIP),使Sanford的實驗室能夠在兩個B-ALL細胞系中鑒定幾百個RNA轉錄本中的IGF2BP3結合位點。他們還發現,IGF2BP3可增強MYC和其他癌基因在造血干細胞中的表達。
通過在小鼠中研究這種影響,研究人員發現,IGF2BP3在骨髓中的過度表達,可導致造血干細胞和B細胞祖細胞的增殖,從而產生了MLL-重排B-ALL的一些特征。
Sanford說:“了解它的作用機制,對于探索‘可能干擾這種蛋白在疾病中的作用’的治療方法,是很重要的。一種可能性是RNA為基礎的療法,能隔離該蛋白,并阻止其與RNA轉錄本結合。這將是影響與癌細胞增殖有關的許多基因表達的一種方法。”