Sci Adv | 郭睿联合团队揭示H3.3突变的识别蛋白揭示促进肿瘤发生机制

责编 | 酶美

组蛋白H3是遗传物质的基本单位核小体的主要组成之一，其尾部含有多种组蛋白翻译后修饰，并且参与调控多种生物学过程。近年来，多个科研团队陆续在肿瘤组织中发现组蛋白H3上高频发性“驱动性突变”（Driver mutations）的存在，包括高级别少儿脑瘤中的K27M以及G34R/V突变【1, 2】，软骨细胞瘤中的K36M突变以及骨巨细胞瘤中的G34W/L突变等 【3】。
近日，复旦大学生物医学研究院郭睿副研究员与哈佛大学Shi Yang教授、St Jude儿童研究医院Suzanne J. Baker教授合作，在Science Advances杂志发表了题为“RACK7 recognizes H3.3G34R mutation to suppress expression of MHC class II complex components and their delivery pathway in pediatric glioblastoma”的文章，发现并证明了染色质识别蛋白RACK7能够识别组蛋白H3.3G34R突变，并且抑制主要组织特异性抗原复合物（major histocompatibility complex，MHC）II分子的产生以及细胞内转运过程，阐述了组蛋白H3.3G34R突变促进肿瘤发生的一种可能的分子生物学机制。

H3.3G34R突变主要发生在少儿胶质母细胞瘤（Glioblastoma multiforme ，GBM）病人组织中，世界卫生组织WHO根据肿瘤的恶性程度将脑部肿瘤分为四级，GBM属于恶性程度最高的IV级脑瘤，它是最常见的实体脑瘤之一，五年生存率不足5%【4】。H3.3G34R突变在脑瘤中的作用机制的研究对于GBM的治疗具有重要意义。
研究团队通过体外纯化重组蛋白，发现RACK7可以在体外特异性的识别含有H3.3G34R突变的多肽以及重组核小体。并证明RACK7的PHD结构域是识别H3.3G34R突变的关键结构域。

RACK7在体外特异性识别H3.3G34R突变

研究团队从少儿胶质母细胞瘤中分离纯化培养得到含有H3.3G34R突变的胶质母细胞瘤细胞系。在两例H3.3G34R细胞系中RACK7均可以结合染色质，而通过CRISPR/Cas9方法将H3.3G34R突变更正为野生型H3.3后，RACK7对染色质的特异性识别显著降低。为了进一步验证RACK7与H3.3G34R的关系，研究团队发现将H3.3G34R更正为H3.3野生型或者敲除RACK7会造成相同基因的表达变化，主要包括MHC II分子，其伴侣蛋白CD74， CIITA以及囊泡相关基因。进一步分析发现是由于在H3.3G34R细胞中RACK7识别MHC II分子的关键调控基因—CIITA【5】和囊泡基因染色质所致。MHC II分子是T细胞调节细胞免疫过程的主要参与分子之一，在抗原提呈细胞、小胶质细胞、神经干细胞等细胞中表达。新生成的MHC II分子在内质网上被组装之后，通过多种囊泡结构，依次转运加工直至插入细胞膜中，被CD4+ T淋巴细胞所识别，并参与免疫反应【6】。该项研究表明RACK7与H3.3G34R突变相互作用影响MHC II分子合成以及细胞内转运的整个过程。

除了抑制MHC II免疫应答过程，研究团队还发现RACK7通过与组蛋白H3.3G34R突变的相互作用，可以在含有H3.3G34R突变的肿瘤细胞中抑制细胞分化相关基因的表达。同时，敲除RACK7或者将H3.3G34R突变更正为野生型均可以降低肿瘤细胞的转移以及侵袭能力。这说明，H3.3G34R招募RACK7可以对少儿胶质母细胞瘤细胞的肿瘤特性产生影响。

RACK7敲除和将H3.3G34R突变为H3.3能够抑制细胞转移和侵袭

综上所述，该研究鉴定到组蛋白驱动性突变H3.3G34R的识别子RACK7，并且在肿瘤组织中分离纯化得到的H3.3G34R细胞系中证明该相互作用。该研究首次指出RACK7在H3.3G34R的细胞中抑制MHC Class II体系免疫应答，维持H3.3G34R细胞的肿瘤特征。RACK7可能成为含有H3.3G34R突变的这一类胶质母细胞瘤的治疗靶点。

据悉，该项研究第一作者为焦芳芳博士、李泽副研究员和郭睿副研究员。郭睿副研究员同时也是通讯作者。H3.3G34R少儿胶质母细胞瘤细胞系由St Jude儿童研究医院Suzanne J. Baker教授课题组Chen He博士纯化分离完成。

原文链接https://advances.sciencemag.org/content/6/29/eaba2113

制版人：琪酱

参考文献

1     Schwartzentruber,J. et al. Driver mutations in histone H3.3 and chromatin remodelling genes inpaediatric glioblastoma. Nature 482, 226-U119, doi:10.1038/nature10833 (2012).
2     Wu,G. et al. Somatic histone H3 alterations in pediatric diffuse intrinsic pontinegliomas and non-brainstem glioblastomas. Nature Genetics 44, 251-253,doi:10.1038/ng.1102 (2012).3     Behjati,S. et al. Distinct H3F3A and H3F3B driver mutations define chondroblastoma and giantcell tumor of bone. Nature Genetics 45, 1479-U1105, doi:10.1038/ng.2814 (2013).4     Alexander,B. M. & Cloughesy, T. F. Adult Glioblastoma. J Clin Oncol 35, 2402-2409,doi:10.1200/JCO.2017.73.0119 (2017).5     Ting,J. P. & Trowsdale, J. Genetic control of MHC class II expression.Cell109Suppl, S21-33 (2002).6     tenBroeke, T., Wubbolts, R. & Stoorvogel, W. MHC Class II Antigen Presentationby Dendritic Cells Regulated through Endosomal Sorting. Cold Spring HarborPerspectives in Biology 5, doi:ARTN a01687310.1101/cshperspect.a016873 (2013).