科研星球

Nature丨mRNA剪接因子YBX1介导JAK2突变肿瘤的持久性

Janus激酶( JAKs)介导造血细胞中细胞因子、激素和生长因子的反应【1】。JAK2对造血细胞的发育至关重要,其在衰老过程中易发生突变,提升了造血系统的患癌风险,如骨髓增生性肿瘤MPN【2,3】。在临床上,JAK抑制剂可以一定程度上降低炎症活性和改善MPN的过度增殖,但由于JAK2突变持续存在,会减弱这一策略的临床效益【4】

 

为了对这一问题进行深入研究,近日,德国马普所Matthias Mann团队和耶拿大学附属医院Florian Heide团队合作,在Nature上在线了题为“Splicing factor YBX1 mediates persistence of JAK2-mutated neoplasms”的论文,研究了JAK突变影响JAK抑制剂对疾病临床效益的具体机制。


下载 (3).jpeg


研究者首先利用质谱对表达促红细胞生成素受体和野生型JAK2(JAK2WT)或突变体JAK2-V617F(JAK2VF)的小鼠造血细胞进行磷酸化蛋白组学测定,共发现了4135种蛋白上的21764个不同的磷酸化位点,在JAK2WT和JAK2CF细胞中发现的6517个受调控的磷酸化位点中,1758个蛋白质上的5191个位点在JAK2VF细胞中明显受到调控,包括STAT5、STAT3、PIM和ERK等已知的JAK靶点。基因富集表明,mRNA的剪切和加工这一通路受影响最大,并通过RNAi筛选出了调控RNA拼接的基因YBX1,使JAK2VF细胞对JAK抑制剂的处理敏感。

 

接下来,研究人员发现当JAK2WT和JAK2VF细胞暴露于JAK抑制剂时,缺乏YBX1的JAK2VF细胞生长减少,可能是细胞凋亡引起的。为了评估YBX1是否为JAK2突变肿瘤的潜在治疗靶点,研究人员利用YBX1F/F Jak2VF Mx1-Cre小鼠的骨髓细胞与对照组细胞进行竞争移植实验,通过注射plpC急活Mx1-Cre删除YBX1,同时给药JAK抑制剂,以测试YBX1基因失活是否会降低JAK抑制剂治疗的效果。结果显示,对照组出现高白细胞血症、血小板增多等症状;YBX1缺失的JAK2VF克隆在移植后16周则未诱发症状性疾病。对外周血嵌合情况检测发现,JAK2VF细胞比例越来越高,当细胞被JAK抑制剂处理时,YBX1失活会导致JAK2突变克隆减少。在JAK2VF突变人细胞的异种移植模型中也得到了相似的结论,这些数据表明,在JAK抑制剂治疗的条件下,消除YBX1可以影响JAK2突变克隆存在的持久性。

 

进一步对JAK2突变体调控YBX1的机制研究,研究人员利用磷酸化图谱和YBX1亲和力纯化结合定量相互作用蛋白质组学,证实了YBX1-MAPK的相互作用,MER抑制剂处理使YBX1的pS30和pS34氨基酸残基的磷酸化发生显著变化;接着研究人员在RNA水平和蛋白水平对YBX1调控的转录通路进行研究,发现ERK信号通路分子Mknk1在JAK2突变细胞中的mRNA水平显著下降,在YBX21缺失的JAK2VF小鼠和人细胞中蛋白水平也显著下降,与Mknk1的mRNA剪接有关。该结果暗示JAK2VF细胞中YBX1在Ser30和Ser34的磷酸化对于Mknk1的mRNA高效剪接和转录调控至关重要,也对YBX1依赖的ERK通路中断机制至关重要。


最后,研究人员通过YBX1靶向的小鼠和人JAK2VF细胞的磷酸化蛋白图谱,确认MKNK1和MCL-1为相关的ERK靶点,并实验证明了调控MKNK1或ERK信号的药物与JAK抑制剂相结合可诱导小鼠和人JAK2VF突变的CD34+ 骨髓细胞的凋亡;同样,在体内异种移植模型中,JAK抑制剂联合ERK抑制剂可以减少JAK2VF突变细胞的存在持久性和疾病表现。

 

总的来说,该研究通过对磷酸蛋白质图谱深度分析,发现JAK2翻译后修饰的靶点YBX1失活,会使经JAK抑制剂治疗后仍持续存在的细胞对凋亡更敏感。该过程和RNA的错误剪接、内含子的富集以及ERK信号转录破坏有关。在JAK抑制剂存在下,YBX1失活可诱导JAK2依赖性的细胞凋亡,使体内恶性克隆减少。证明了蛋白磷酸化诱导JAK2-ERK信号改变和JAK2V617F恶性克隆的维持。因此,针对YBX1依赖性的ERK信号的治疗与JAK2抑制治疗相结合,对清除JAK2突变的细胞具有临床效益。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2968-3

 


参考文献

1. Perner, F., Perner, C., Ernst, T. & Heidel, F. H. Roles of JAK2 in aging, inflammation, hematopoiesis and malignant transformation. Cells 8, 854 (2019).

2. Genovese, G. et al. Clonal hematopoiesis and blood-cancer risk inferred from blood DNA sequence. N. Engl. J. Med. 371, 2477–2487 (2014).

3. Forbes, S. A. et al. COSMIC: somatic cancer genetics at high-resolution. Nucleic Acids Res. 45 (D1), D777–D783 (2017).

4. Deininger, M. et al. The effect of long-term ruxolitinib treatment on JAK2p.V617F allele burden in patients with myelofibrosis. Blood 126, 1551–1554 (2015).


QQ客服
电子邮箱
淘宝官店
没有账号?