PABPC1相分离调控慢性粒细胞白血病急变期及治疗耐药性的选择性翻译控制

细胞生物学 肿瘤学 生物化学 生命科学 医学 血液病学
慢性粒细胞白血病 PABPC1 相分离 翻译控制 治疗耐药性 急变期 CRISPR-Cas9筛选

学术背景与问题引入

慢性髓性白血病（Chronic Myeloid Leukemia, CML）是一种由BCR-ABL1融合基因驱动的血液系统恶性肿瘤。尽管酪氨酸激酶抑制剂（Tyrosine Kinase Inhibitors, TKIs）显著改善了CML患者的生存率，但TKI耐药性和疾病进展至急变期（Blast Crisis, BC）仍然是临床治疗中的主要挑战。急变期患者的预后极差，中位生存期不足一年。因此，研究CML进展的分子机制，特别是探索新的治疗靶点，具有重要的临床意义。

近年来，越来越多的研究表明，翻译调控在癌症进展中起着关键作用。然而，翻译调控在CML进展中的具体机制尚不明确。本研究旨在通过高通量筛选和功能研究，揭示CML急变期进展的翻译调控机制，并探索潜在的治疗策略。

论文来源与作者信息

本研究由来自中国医学科学院基础医学研究所、中山大学、南方医科大学等多家机构的科研团队合作完成，通讯作者为Yanni Ma、Meng Zhao、Jia Yu和Xiaoshuang Wang。论文于2025年4月发表在《Nature Cell Biology》期刊上，题为“Selective translational control by PABPC1 phase separation regulates blast crisis and therapy resistance in chronic myeloid leukaemia”。

研究流程与实验设计

1. 高通量CRISPR-Cas9筛选

研究团队首先通过CRISPR-Cas9筛选技术，在CML急变期细胞系K562中筛选了407个经典RNA结合蛋白（RNA-Binding Proteins, RBPs），以寻找与CML进展相关的关键调控因子。筛选结果显示，Poly(A)结合蛋白细胞质1（PABPC1）在CML急变期中显著上调，并且是调控蛋白质合成和细胞增殖的核心因子。

2. PABPC1在CML急变期中的功能验证

为了验证PABPC1的功能，研究团队构建了条件性敲除PABPC1的小鼠模型，并在BCR-ABL1诱导的CML小鼠模型中进行了体内实验。结果显示，PABPC1敲除显著延长了小鼠的生存期，并减少了白血病细胞的浸润和增殖。此外，PABPC1敲除还降低了白血病干细胞（Leukaemia Stem Cells, LSCs）的频率和活性，表明PABPC1在CML急变期进展中具有重要作用。

3. PABPC1选择性调控白血病相关mRNA的翻译

通过RNA免疫共沉淀测序（RIP-seq）和多核糖体分析（Polysome Profiling），研究团队发现PABPC1优先结合并促进具有长且高度结构化5′非翻译区（5′UTR）的白血病相关mRNA的翻译，如BCR-ABL1、IDH2和HRAS等。这些基因在CML急变期中显著上调，其翻译效率的降低直接抑制了CML细胞的增殖和疾病进展。

4. PABPC1通过相分离调控翻译的机制

研究团队进一步发现，PABPC1通过液-液相分离（Liquid-Liquid Phase Separation, LLPS）形成生物分子凝聚体，从而招募翻译起始因子eIF4F复合物，促进目标mRNA的翻译。PABPC1的相分离能力依赖于其内在无序区域（Intrinsically Disordered Region, IDR3），删除或替换IDR3会显著降低其翻译调控功能。

5. PABPC1抑制剂的筛选与验证

为了探索PABPC1作为治疗靶点的潜力，研究团队通过AlphaScreen筛选了7,997种化合物，并鉴定了两种能够有效抑制PABPC1 RNA结合活性的小分子化合物：1,10-菲咯啉（1,10-Phenanthroline）和ML324。这两种化合物在体外和体内实验中均显著抑制了CML细胞的增殖和疾病进展，并且能够克服TKI耐药性。

主要研究结果

  1. PABPC1是CML急变期进展的关键调控因子：高通量筛选和功能验证表明，PABPC1在CML急变期中显著上调，并且是调控蛋白质合成和细胞增殖的核心因子。
  2. PABPC1选择性调控白血病相关mRNA的翻译：PABPC1优先结合并促进具有长且高度结构化5′UTR的白血病相关mRNA的翻译，如BCR-ABL1、IDH2和HRAS等。
  3. PABPC1通过相分离调控翻译：PABPC1通过LLPS形成生物分子凝聚体，招募eIF4F复合物，促进目标mRNA的翻译。
  4. PABPC1抑制剂具有治疗潜力：1,10-菲咯啉和ML324能够有效抑制PABPC1的RNA结合活性，并在体外和体内实验中显著抑制CML细胞的增殖和疾病进展。

研究结论与意义

本研究揭示了PABPC1在CML急变期进展中的关键作用，并阐明了其通过相分离选择性调控白血病相关mRNA翻译的分子机制。此外，研究团队鉴定了两种能够有效抑制PABPC1功能的小分子化合物，为克服TKI耐药性和治疗CML急变期提供了新的策略。

研究亮点

  1. 创新性发现：首次揭示了PABPC1通过相分离调控翻译的机制，并鉴定了其在CML急变期中的关键作用。
  2. 高通量筛选与功能验证：通过CRISPR-Cas9筛选和多种功能实验，系统性地验证了PABPC1的功能和机制。
  3. 治疗潜力：鉴定了两种能够有效抑制PABPC1功能的小分子化合物，为CML治疗提供了新的药物候选。

其他有价值的信息

本研究还发现，PABPC1在TKI耐药的CML细胞中表达显著上调，并且其抑制能够克服TKI耐药性。这一发现为TKI耐药性机制的研究提供了新的视角，并为开发联合治疗方案奠定了基础。

本研究不仅深化了我们对CML进展分子机制的理解，还为开发新的治疗策略提供了重要的理论和实验依据。