《分子细胞》：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

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

编辑 | 余   荷