基于增强野生型MLL蛋白稳定性的儿童白血病新疗法
Taspase1是一种特殊的肽链内切酶【1】, 在哺乳动物中已知的底物仅包括MLL，MLL2，TFIIA， 并且具有自身内切酶的活性。其中MLL组蛋白甲基转移酶在人类白血病中研究最为广泛，因为MLL的断裂融合会引发混合谱系白血病，包括急性髓性和淋巴性白血病。已有的报道显示，80%的儿童白血病为这种恶性程度高，预后差的难治性混合谱系白血病。然而十多年来，由于只有野生型MLL受Taspase 1 内切酶的调控，而融合型MLL（MLL-fusion）并不受Taspase 1 的切断，MLL内切水解的生物学意义依然是该领域争论的话题。
1月1日，美国西北大学的生化与分子遗传学系主任Ali Shilatifard的团队在Genes & Development杂志发表了题为Regulation of MLL/COMPASS stability through its proteolytic cleavage by taspase1 as a possible approach for clinical therapy of leukemia的研究论文。该研究阐述了激酶CKII调控下MLL1（mixed lineage leukemia）对于Taspase1蛋白内切酶的敏感性，并且进一步揭示了野生型MLL1蛋白稳定性在疾病中的功能，从而为儿童白血病中一类名为混合谱系白血病提供了临床治疗的新思路。
为了找出MLL水解对其分子调控的新机制，研究人员首先运用CRISPR-Cas9的基因编辑技术在多种细胞系中敲除了taspase1基因。通过对蛋白稳定性的研究和新一代染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq），他们发现MLL的内切并不影响其细胞核定位，同时MLL/COMPASS复合物的结构也并不受影响。重要的是，尽管在taspase1基因敲除的细胞中，MLL的酶活并不受影响，但是MLL的蛋白稳定性却大大增强。这一发现直接推翻了之前人们对于MLL水解增强其酶活的论点。
之前的研究发现新的融合蛋白稳定性明显高于野生型的MLL蛋白 【2】，并且可以通过增加野生型MLL蛋白的稳定性，对表达MLL融合蛋白的白血病细胞产生抑制作用。在研究过程中，研究人员发现抑制MLL的内切可以特异性增强MLL野生型蛋白的稳定性，从而抑制融合蛋白以及超级转录延伸复合物（Super Elongation Complex）的招募和下游癌基因的表达。通过一系列虚拟筛选（in silico screening），体外和体内taspase1酶活的实验，研究人员发现已知的taspase1的小分子抑制即得效果并不理想。因此研究者们另辟蹊径，决定靶向底物而非酶，来定向抑制底物的水解切割。
通过对比水解切割位点附近的保守序列，研究人员发现了MLL的磷酸化会影响其蛋白稳定性，进而预测并找到了酪蛋白激酶II（CKII）可以磷酸化MLL在水解附近的位点。敲减CKII的表达或者引入CKII小分子抑制剂CX-4945，都显著抑制了MLL的水解切割，并且实现了MLL稳定性的增强。这一发现证明了CKII磷酸化MLL为taspase1水解提供了有力证据，或者说水解的前提是MLL被CKII磷酸化。最后他们在MLL-AF9融合蛋白引发的小鼠急性白血病的模型中发现CX-4945可以显著提高发病小鼠的存活率。据研究人员透露，下一步他们会把这种新的治疗方法结合到儿童白血病中，并在未来三到五年内进行临床试验。
本文的通讯作者Ali Shilatifard是全球著名的生化学家及表观遗传学家，致力于基因转录表达调控在人类发育和疾病中的研究，以及儿童白血病的机理和治疗策略的研究。Ali Shilatifard实验室的赵子波博士为此文章的第一作者。
参考文献
1. Hsieh JJ, Cheng EH, Korsmeyer SJ. Taspase1: a threonine aspartase required for cleavage of MLL and proper HOX gene expression. Cell. 2003 Oct 31；115(3):293-303.
2. Liang K, Volk AG, Haug JS, Marshall SA, Woodfin AR, Bartom ET, Gilmore JM, Florens L, Washburn MP, Sullivan KD, Espinosa JM, Cannova J, Zhang J, Smith ER, Crispino JD, Shilatifard A. Therapeutic Targeting of MLL Degradation Pathways in MLL-Rearranged Leukemia. Cell. 2017 Jan 12；168(1-2):59-72.e13. doi: 10.1016/j.cell.2016.12.011.
