《自然》：出人意料！科学家首次发现，抑癌蛋白TET2竟通过作用于RNA调节基因表达

*仅供医学专业人士阅读参考

TET2是一个重要的抑癌蛋白，它的突变与白血病等癌症密切相关。

科学家注意到，在TET2发生缺失突变的癌细胞中，染色质更加开放了，基因的转录水平也增加了。然而，这种现象背后的机制，我们仍知之甚少。

近日，由美国芝加哥大学何川和德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心徐明江领衔的研究团队，在顶级期刊《自然》上发表一项重磅研究成果。

他们发现，与染色质相关的逆转录转座子RNA的5-甲基胞嘧啶（m⁵C）可被MBD6识别，随后MBD6会引导附近组蛋白H2A上的单泛素化的119位赖氨酸（H2AK119ub）去泛素化，从而促进染色质打开和基因表达[1]。

作为一种去甲基化酶，TET2会通过氧化逆转录转座子RNA的5-甲基胞嘧啶，导致去甲基化，进而抑制MBD6引导的H2AK119ub去泛素化，降低染色质的开放性；而TET2缺失则会提升逆转录转座子RNA的甲基化水平，促进H2AK119ub去泛素化，进一步增强染色质的开放性[1]。

好消息是，抑制TET2缺失癌细胞中的MBD6水平，可以有效限制癌细胞的生长。这也意味着，TET2突变驱动的癌症，有望出现新疗法。

▲ 论文首页截图

在之前的研究中，科学家已经发现，TET2缺失反而会导致基因组DNA甲基化水平降低，这表明TET2缺失导致的功能性结果，可能主要与它的DNA氧化活性无关。

近10年来，已经有研究团队陆续发现，TET2可以与RNA结合蛋白PSPC1结合，介导RNA的5-甲基胞嘧啶（m⁵C）氧化（去甲基化）。近几年，何川和其他团队也陆续发现，染色质相关RNA（caRNA）的N⁶-甲基腺苷（m⁶A）修饰也能调控染色质开放性。

因此，何川/徐明江团队想知道TET2是不是通过介导染色质相关RNA的5-甲基胞嘧啶（m⁵C）氧化，调控染色质的开放性。

他们先研究了Tet2基因敲除（Tet2 KO）小鼠胚胎干细胞（mES）的染色质开放性和基因表达水平。与野生型（WT）细胞相比，Tet2 KO细胞的染色质开放性和基因转录水平更高。Tet2基因敲除后，染色质开放性增加与之前报道的DNA甲基化水平降低相吻合，但是与TET2的DNA去甲基化功能占主导地位不一致。

他们还通过基因敲除和敲入实验，初步证实TET2介导的染色质压实和转录抑制，依赖于它在RNA上的酶活性。或者说，至少在mES细胞中，TET2介导的基因抑制似乎与它的RNA靶向活性有关。

Tet2 KO细胞的染色质开放性和基因转录水平更高

那caRNA上的m⁵C究竟是不是TET2的底物呢？

他们发现敲除Tet2会导致caRNA的m⁵C水平显著上升，同时其氧化产物5-羟甲基胞嘧啶（hm⁵C）的水平下降。

值得注意的是，大多数caRNA的m⁵C峰位于重复RNA中，而且这些带有m⁵C标记的重复RNA与局部染色质可及性的增加有关，其中以长末端重复序列（LTR，例如IAP RNA）和长散布核元件（LINE）家族最为富集。

经过后续一系列实验，何川/徐明江团队发现，TET2确实是通过氧化caRNA的m⁵C，导致染色体被压实，进而调控小鼠胚胎干细胞（mES）的基因表达。

▲ TET2对caRNA m⁵C水平的影响

至于背后的分子机制，何川/徐明江团队发现，caRNA的m⁵C会与甲基CpG结合域（MBD）蛋白MBD6结合，然后招募多聚梳抑制性去泛素化酶复合物（PR-DUB），介导附近组蛋白H2A上的单泛素化的119位赖氨酸（H2AK119ub）去泛素化，以激活转录。

TET2的存在会导致caRNA的m⁵C水平下降，MBD6不能招募PR-DUB介导H2AK119ub的去泛素化，这会导致染色质开放性降低，基因表达被抑制。一旦TET2缺失，上述过程被逆转，染色质开放性增加，基因表达水平增加。

▲ 机制示意图

值得一提的是，在研究的最后何川/徐明江团队在癌细胞中证实了TET2和MBD6的协同致死作用。在TET2 KO的急性髓细胞性白血病（ALL）细胞系中，敲低MBD6可以抑制癌细胞的增殖，以及抑制癌细胞在小鼠体内的进展。

这也意味着，对于TET2缺失驱动的癌症而言，MBD6是潜在的治疗靶点。

▲ TET2与MBD6有协同致死作用

总的来说，何川/徐明江团队这项研究成果揭示了TET2蛋白调节染色质开放性和基因表达的机制，证实TET2作用于caRNA在其中发挥了重要作用。更重要的是，他们还找到了治疗TET2突变驱动癌症的潜在靶点。

鉴于他们之前已经发现caRNA的m⁶A修饰也能调控染色质开放性，因此，他们认为这次的发现再次证实RNA修饰在调节染色质开放性中发挥着重要作用，这些发现会改变我们对基因表达的认知[2]。

期待何川/徐明江团队后续的抗癌药物相关研究成果。

参考文献：

本文作者丨BioTalker