Ash2L在MLL基因重排急性白血病中对HOXC8基因的组蛋白修饰调控机制研究

The aim of this study is to explore the mechanism by which HOXC8 expression was regulated by Ash2L through histone H3 lysine 4 tri-methylation (H3K4-me3) on promotor of HOXC8 gene.We proposed that Ash2L is the key factor in the whole story.On one hand, HOXC8 gene was activited through H3K4-me3 on promotor region of HOXC8 mediated by Ash2L. On the other hand, Ash2L binds to promotor of HOXC8 gene by interacting with chromatin remodelling factor BPTF which can recognise H3K4-me3 on promotor of HOXC8.The binding of Ash2L to H3K4-me3 on promotor of HOXC8 leads to chromatin remodelling and subsequent increased expression of HOXC8 gene.The present study will provide new insight for target therapy of MLL-rearranged leukimia.

本课题旨在深入研究调控蛋白Ash2L在MLL基因重排急性白血病中如何通过对HOXC8基因启动子区的组蛋白H3第4位赖氨酸的三甲基化（H3K4-me3）修饰作用调控HOXC8基因表达。我们提出了以Ash2L为核心的调控机制假说，即Ash2L一方面通过对HOXC8基因启动子区H3K4-me3的修饰作用激活HOXC8基因，另一方面Ash2L与染色质重塑因子BPTF相互作用，通过BPTF对HOXC8基因启动子区H3K4-me3的识别，结合到HOXC8基因启动子上，推动染色质核小体滑动和染色质结构重塑，从而上调HOXC8基因表达。本研究为Ash2L在MLL基因重排急性白血病中的分子靶向治疗提供新的理论依据。

研究背景:11q23 染色体异常是急性白血病中常见的遗传学改变，此异常导致位于11q23 的MLL基因异常表达，研究显示在 HOXC8 基因启动子区有其它具有 H3K4-me3 甲基化修饰作用的重要调控蛋白，推测 Ash2L 可能参与HOXC8 基因启动子区域高水平的H3K4-me3 和 HOXC8 基因激活。研究内容:1.选择常见两种 MLL基因重排类型MLL-AF4 和 MLL-AF9，对应细胞系为 RS4;11 和 THP-1，研究 H3K4-me3 甲基化修饰在 HOXC8 基因启动子区水平及 HOXC8 基因表达水平。2.干扰RS4:11和THP-1细胞系的ASH2L基因后，分析HOXC8启动子特异性的位点以及RBBP5,WDR5, MLL基因和BPTF的表达，分别沉默野生型 MLL、 WDR5、 RbBP5 和 BPTF 基因，研究HOXC8 基因启动子区 H3K4-me3 和 HOXC8 基因表达水平变化。3.沉默 Ash2L 和有变化的调控蛋白，研究是否因此影响另一方在HOXC8 基因启动子区域的结合。结果和关键数据：1.HOXC8基因较高水平表达在两种MLL重排细胞系中。2.ASH2L基因敲除后，HOXC8基因和蛋白水平随之下调，HOXC8 启动子区和转录起始区域的H3k4me3的修饰有明显的减少。干扰ASH2L后，BPTF和RbBP5在RS4:11细胞HOXC8的启动子区都有减弱；WDR5和MLL在HOXC8的两个位点都有减弱；在THP-1细胞中，扰ASH2L后，BPTF和RBBP5在HOXC8的启动子区结合有减弱。3.除了ASH2L, WDR5, RBBP5, MLL1 and BPTF 蛋白对HOXC8基因的表达也有影响。RS4:11细胞在沉默ASH2L后WDR5和RBBP5蛋白水平都分别出现明显下调，虽然MLL蛋白水平也有下调趋势。科学意义1.ASH2L依靠与MLL甲基化酶复合物中MLL、WDR5和RBBP5三个基因以及BPTF蛋白的相互作用通过组蛋白甲基化修饰以及重塑染色质结构，从而激活HOXC8基因。BPTF可使相关转录因子更易进入并结合在启动子区域，从而导致HOXC8基因转录活化。MLL融合蛋白丧失了甲基转移酶的功能和活性，无法调控靶基因HOXC8的转录活性。 WDR5和RBBP5蛋白与ASH2L在调控组蛋白甲基化作用时存在作用关系。