Mol Cell｜恶性肿瘤中的U2AF1突变
剪接因子基因SF3B1、SRSF2、U2AF1和ZRSR2的体细胞突变是多种髓系恶性肿瘤和实体肿瘤比如肺腺癌的驱动因子【1】。因此对于剪接因子突变与恶性肿瘤形成之间分子机制的揭示将有助于更有效的靶向治疗方式的开发。其中U2AF1是U2小核RNA辅助因子与U2AF2共同形成U2AF复合体，识别U2内含子的剪接位点，招募U2小核核糖核蛋白。U2AF1中杂合热点突变影响其关键锌指结构域中的S34和Q157残基，导致造血关键基因序列依赖性剪接错误【2】，但最终导致疾病的具体机制还不得而知。
近日，耶鲁大学医学院Stephanie Halene研究组、Toma Tebaldi研究组以及Giulia Biancon（第一作者）合作发文题为Precision analysis of mutant U2AF1 activity reveals deployment of stress granules in myeloid malignancies，通过多组学方式揭开髓系恶性肿瘤细胞中剪接因子突变促进应急颗粒形成导致疾病发生的机制。
为了研究U2AF1突变体在骨髓恶性肿瘤中的作用，作者们通过慢病毒转导产生了Flag标记的野生型、S34F或Q157R突变型U2AF1的细胞系。通过生化实验，首先作者们证实了三种品系细胞中U2AF1的表达量基本相同。为了对细胞内U2AF1与RNA相互作用的特征进行刻画，作者们进行了eCLIP-seq，发现其中73.6%被识别的相互作用会被异质二聚体结合，证实了U2AF1和U2AF2在组成性外显子和非组成性外显子上具有协同功能。
进一步的，通过一些已经发表的数据库，作者们发现U2AF1的两种不同突变会改变剪接过程，并且也会影响U2AF1在剪接位点上的相互作用位置。在S34F突变体细胞中，外显子包含（Exon inclusion）倾向于剪接位点的-3号位的C，外显子排除（Exon exclusion）倾向于U，而在Q157R突变体细胞中，外显子包含倾向于剪接位点的+1号位G，外显子排除倾向于A。
那么这种剪接事件的全局性变化所带来的细胞生物学上的影响是什么呢？为此，作者们首先对U2AF1突变对生物学过程的影响进行鉴定，发现S34F突变会导致497个基因表达的变化，而Q157R突变的细胞中312个基因的表达发生了变化。通过基因本体论分析，作者们发现大多数受到影响的基因与RNA生物学过程相关，尤其是RNA颗粒比如RNA运输、核糖核蛋白复合体组装、RNA解旋酶、RNA结合以及细胞质中应激颗粒形成相关。
为此作者们通过应激颗粒标记蛋白G3BP1对构建野生型以及突变型U2AF1细胞系在稳定状态下以及亚硝酸盐诱导的胁迫状态下应激颗粒的形成状况进行评估。作者们发现在稳定状态下，与野生型细胞相比，U2AF1的S34F和Q157R突变型细胞中可以检测到显著的应激颗粒信号，亚砷酸盐处理的突变体中应激颗粒信号也显著高于野生型U2AF1细胞（图1）。该结果说明，U2AF1在应激胁迫条件下通过促进应激颗粒的产生来提高细胞的适应性。
图1 U2AF1突变促进应急颗粒的形成
为了进一步对U2AF1突变在体内对恶性髓系细胞致病性这一机制进行检测，作者们对髓系细胞恶性肿瘤患者原代细胞中应激反应进行了检测，发现与野生型U2AF1原代细胞相比，突变型的细胞中应激颗粒相关的蛋白显著增加。通过患者体内的骨髓细胞的和外周血单核细胞进行应激颗粒免疫荧光染色，确认了U2AF1的突变地区会导致细胞中应激颗粒的形成增加，从而促进癌症细胞的适应性，从而获得克隆优势。
总的来说，作者们的工作发现多种恶性髓系细胞肿瘤中体细胞剪接因子U2AF1会发生不同的突变，这些突变会影响剪接位点的结合以及剪接的偏好性，从而导致应激颗粒产生的增加，促进肿瘤细胞的适应性，最终导致疾病的发生（图3）。该工作为多种恶性髓系细胞肿瘤的治疗提供了新的治疗手段开发思路。
图 工作模型
原文连接：
https://doi.org/10.1016/j.molcel.2022.02.025
参考文献
1. Anczuko w, O., and Krainer, A.R. (2016). Splicing-factor alterations in cancers. RNA 22, 1285–1301.
2. Graubert, T.A., Shen, D., Ding, L., Okeyo-Owuor, T., Lunn, C.L., Shao, J., Krysiak, K., Harris, C.C., Koboldt, D.C., Larson, D.E., et al. (2011). Recurrent mutations in the U2AF1 splicing factor in myelodysplastic syndromes. Nat. Genet. 44, 53–57
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