您好,欢迎来到刀刀网。
搜索
您的当前位置:首页111 NUP98-HOXA9融合基因与白血病。综述

111 NUP98-HOXA9融合基因与白血病。综述

来源:刀刀网
维普资讯 http://www.cqvip.com 国外医学输血及血液学分册2005年第28卷第3期 ·2O1· 综述· NUP98一HOXA9融合基因与白血病 谢志尧综述 陈竺 审校 【摘要】血液系统恶性肿瘤常伴有非随机的特征性染色体易位发生,如慢性髓系白血病中的t(9;22) (q34;qII)等。近年来,一些实验室在白血病患者中相继发现并克隆了因t(7;l1)(p15;plS)导致的NUP98一 HOXA9融合基因。功能研究显示,NUP98 HOXA9具有异常的转录活性,能使细胞恶性转化,干扰细胞的 正常分化过程。小鼠模型的结果,部分解释了NUP98一HOXA9在急性髓系白血病及慢性髓系白血病急变 过程中的作用,其分子机制的阐明有待深入研究。 【关键词】NUP98一HOXA9融合基因; 白血病;t(7;11)(p15;P15) 白血病是一种造血组织的恶性疾病,特点是某一 类型的白血病细胞在骨髓或其他造血组织中的肿瘤性 增生。目前,尽管没有一个完整的理论用以解释白血病 的发病机理,染色体易位导致的细胞转化仍被看作是 疾病发生中的一个非常重要的途径。染色体易位的后 果或引起相应座位上的基因表达异常或形成致病的融 合基因,这些改变常会影响正常细胞的增殖、分化及凋 而下降。NIH3T3转染实验中,野生型NUP98基因不 具有转化能力,但当NUP98基因与同源盒伴侣基因 融合后,异常产物具有恶性转化能力 ]。wu等 发现 NUP98基因剔除小鼠胚胎发育全部阻滞在原肠胚期, 说明NUP98基因对小鼠原肠胚形成是必需的。以上 实验表明NUP98基因参与了包括物质转运、转录调 控、个体发育在内的一系列基本生命过程,NUP98基 因的异常可以使细胞转化导致肿瘤的发生。 HOXA9基因属于高度保守的同源盒基因家族的 亡等基本生命活动过程,从而为肿瘤发生、发展提供了 必要的条件。近来,白血病患者中累及NUP98基因的 染色体报道增多,其中,对NUP98一HOXA9融合基因 的研究引起了学者们的关注。本文就其在白血病中的 研究进展作一综述。 1 人类NUP98、HoxA9基因的结构与功能 NUP98基因位于1lp15.5,长约4.0kb,有20个 员。同源盒基因是一组含有180个核苷酸序列即同 源盒的超基因家族,广泛存在于线虫、果蝇、老鼠和人 类等物种中,编码有转录活性的同源盒蛋白,在胚胎体 节发育和形态发生中起关键作用。人类同源盒基因分 为两类:I类同源盒基因成簇排列于染色体上并按前 后轴(A—P)方式表达,至少包括39个基因,分为A、 外显子,编码分子量为98kDa的核孔素蛋白。该蛋白 B、C、D 4簇,每簇包括9~13个基因;非I类同源盒基 因,散布于细胞基因组,如PAX、EMX、MSX、PMX1 由4个结构域组成,其中第2~5外显子构成第一个 FG重复序列(即苯丙氨酸和甘氨酸重复序列),第6 等。其中,HOXA9基因属于I类同源盒基因,由I A、 I B和Ⅱ三个外显子组成,编码因剪接不同而形成的 两个同源盒蛋白。HOXA9同源盒蛋白具有典型螺旋一 转角一螺旋结构,识别特异TTA(C/T)GAC序列,但 结合力较弱;而与TALE(three—amino—acid loop extention)类转录因子如Pbx和Meis/prep异二聚体 化会增加DNA结合的特异性。Shen等 在U一937和 KG1细胞的核抽提物中发现了包括HOXA9、Pbx2和 Meisl在内的蛋白复合体,免疫组化实验显示三者在 外显子为GLEBS序列,第7~13外显子构成第二个 FG重复序列,第17~18外显子为RNA结合序列。 FG段是转运受体的结合部位,GLEBS序列为RAE1 的结合位点,RNA结合序列则参与mRNA的转运。核 膜内侧部分的NUP98蛋白是构成核孔复合物核篮的 成份之一,主要参与调节核内外蛋白质和RNA等物 质的转运E1 ̄4]。Griffis等 ]对HeLa、COS7细胞的研究 发现NUP98蛋白位于细胞核的膜内侧及细胞核内, 细胞核内膜部分呈点状不连续分布,核内蛋白弥散于 核浆并在局部区域形成有别于PML核体的蛋白复合 体。荧光光漂白恢复实验(fluorescence redistribution after photo bleaching)发现NUP98蛋白往返于胞核、 细胞核内有共定位信号;然而在构建的pGL3报告系 统中H0XA9、Pbx2、Meisl对报告基因的表达并没有 明显的同促协同作用。这可能与宿主细胞及报告基因 结合序列的选择有关。研究表明,HOXA9基因在正常 CD34+干细胞中有表达,但随细胞不断分化表达水平 核膜与胞浆,其迁移速率受转录酶抑制剂ActD影响 作者单位:200025上海第二医科大学附属瑞金医院上海血液学研 究所 逐渐下降。HOxA9基因敲除小鼠出现髓系、淋系及红 系的三系造血障碍;骨髓细胞中H()XA9的过表达则 会导致细胞的过度增生_9 。这些实验说明,造血过 程中HOX基因的表达受到严格的,其异常表达 通信作者:陈竺zchen@stn.sh.cn 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外医学输血及血液学分册2005年第28卷第3期 对造血细胞的增殖、分化及凋亡都有影响。 2 NUP98一HOXA9融合基因与白血病类型 得,目前认为主要是基因组DNA突变所造成的。正常 细胞向肿瘤细胞转化要经历多次突变,并面临细胞内 的修复、凋亡机制,细胞周期以及周围微环境等诸 近年来,在白血病患者中相继发现核孔素NUP98 基因与同源盒HOX基因的异常融合。受累的HOX基 因包括HOXA9c”’1 3]、HOXA11 El 4]、HOXA13_1 、 多屏障对突变细胞所构成的选择。选择存活的细胞迅 速扩增,增加了再次打击的机会;若其中的某个细胞再 次突变,它的恶性程度较之以前更甚,若干次突变的累 积最终导致肿瘤形成。从选择这个角度看,包括白血病 在内的肿瘤,都是适应性突变的结果l2 。 染色体易位可以看作是一种大尺度的基因突变形 式。这些肿瘤相关染色体重排的结果是:激活原癌基因 或形成融合基因。在基因融合过程中,由于断裂点大多 处于目的基因的内含子区,融合基因的编码读框仍保 留,形成的转录本编码嵌合蛋白质。这些异常的蛋白质 通过转录激活或抑制以显性负的方式介导肿瘤发生。 对AML1一ETO、PML—RARa和CBFB—MYH11的研 HOXC11 c 、HOXC13[吲、HOXD13[”】。首先被证实与 NUP98融合的伙伴基因是H0XA9基因。Borrow 等口 在M 、M 型患者中也发现了同样的染色体易 位,Nakamura等n胡在3例t(7;11)患者中发现因易位 导致的NUP 98和HOXA 9异常融合。Nishiyama 等[183在对日本治疗相关的急性髓系白血病/骨髓增生 异常综合征(t—AML/MDS)小孩发病情况的调查中发 现,81例患者中5例发生11号染色体易位,其中1例 为t(7;11)(pl5;P15)。通过细胞遗传学、分子生物学 方法,Ahuja等 们在2例Ph+进展期患者自血病细胞 中发现NUP98基因的重排,对其中的1例t(7;11) (pl5;pl5)患者的分析发现NUP98与HOXA9整框 究提示,白血病中很多参与正常造血的细胞因子或受 体发生了突变。这些基因的异常融合会干扰正常的造 血过程,导致细胞分化受阻,原始细胞累积。因 融合,断裂点和先前在MDS、AML患者中的报道类 HOXA9基因作为因子参与了早期的造血活动, NUP98一HOXA9的致病机理似乎也可以纳入这一模 式 引。 似。由此可见,t(7;11)(pl5;pl5)易位与急慢性白血 病可能都有一定的关系,包括原发性AML(主要为 FAB分型的M 和M 型)、t—AML/MDS、Ph一/+ CML以及CML急变等。NUP98融合基因中,NUP98 部分的断裂点发生在第11或12内含子,HOXA9的 断裂点在外显子1A和1B之间。这样,NUP98~ 目前,NUP98一HOXA9的研究主要集中在转录调 控、细胞转化、造血分化以及小鼠模型建立等方面。 Kasper等 发现NUP98一HOXA9能转化NIH3T3 细胞,核孔素NUP98 N末端FG重复序列与核共激活 HOXA9融合基因保留了NUP98基因N端的FG重 复序列与HOXA9基因C端同源盒结构域部分。FG 段能与CBP/p300结合,起转录激活作用;而NUP98一 HOXA9的转化能力有赖于同源盒与DNA的结 物CBP/P300结合起转录激活作用。Cairo等 的研 究表明,NUP98一HOXA9融合基因能使造血祖细胞永 生化,并阻断GM—CSF、IL一3、G—CSF的诱导分化作 用,促进SCF的增殖效应。Kroon等 将NUP98一 HOXA9融合基因转入小鼠骨髓细胞,骨髓重建后,小 鼠经MPD进展为AML,Meisl基因的共表达能缩短 合_2仉 ¨。目前,7,11号染色体易位的具体机制仍不清 楚,只是推测NUP98基因断裂点周围的重复序列,如 ALU、LINE一1元件等,与染色体易位有关|2 ];拓扑异 AML发病的时间。Dash等E283通过共转BCR—ABL和 NUP98一HOXA9融合基因在小鼠模型中实现了CML 的急变过程。陆顺元等 们报道部分NUP98一HOXA9 转基因阳性小鼠经ENU诱变后发生了类似髓系白血 病的表现,而野生型小鼠在相同剂量的ENU作用下 构酶I抑制剂等细胞毒性药物的使用可能与t—AML/ MDS存在一定联系。现有资料中,t(7;11)(pl5;pl5) 易位多见于东方人种,除少数为欧美患者外,绝大多数 来自中国与日本。东西方人种问的发病差异,可能是由 内含子序列基因组水平上的不同所造成的。 3 NUP98一HOXA9融合基因可能的致病机制 仅出现轻度造血障碍。以上的实验说明,NuP98一 HOXA9具有异常的转录活性,使细胞恶性转化,干扰 细胞的正常分化过程。小鼠模型的结果,部分解释了 NUP98一HOXA9在AML及CML急变过程中的作 用;同时,长的发病问期、共转协同因子加速病情进展 也提示,NUP98一HOXA9并非单一的致病因素,可能 肿瘤是机体在各种致瘤因素作用下,局部组织的 细胞异常增生而形成的新生物,常表现为局部肿块。随 着研究的不断深入,人们认识到肿瘤发生过程中有着 复杂的分子机制介入,表现在肿瘤细胞对外在生长信 号的非依赖性、对生长抑制信号的不敏感性、凋亡逃 避、无限增殖潜能、促血管生成、组织入侵与转移 还有其他因素的参与,这也符合“适应性突变”多次打 击受累及选择的要求,具体的发病机制有待深入研究。 4展望 等 。这些有别于正常组织细胞的癌细胞特性的获 近10年来对白血病发病机制研究取得了令人瞩 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外医学输血及血液学分册2005年第 鲞箜 塑 目的成就,BCR—ABL、PML RARa等肿瘤相关融合基 因相继发现并克隆,其致病机理逐渐得到阐明。然而, 在白血病研究中仍有许多问题尚未解决,就NUP98一 HOXA9融合基因研究而言,NUP98一HOXA9使细胞 转化的分子机制是什么,涉及的信号通路有哪些,核质 转运有无影响,能否找到新的分子靶标用以药物开发 等等。对这些问题的解答将有助于阐明白血病发病机 理,改进治疗手段,进一步改善疾病预后。 5参考文献 1 Radu A.Moore MS,Blobei G.The peptide repeat domain of nucleoporin Nup98 functions as a docking site in transport across the nuclear pore complex.CeIl,1995,81(2):215—522. 2 Powers MA,Forbes DJ,Dahlberg JE,et a1.The vertebrate GLFG nucleoporin,Nup98,is an essential component of multiple RNA export pathways.J Cell Biol,1997,136(2):241-250. 3 Fontoura BM,Blobel G,Yaseen NR.The nucleoporin Nup98 is a site for GDP/GTP exchange on ran and termination of karyopherin beta 2-mediated nuclear import.J Biol Chem,2000, 275(40):31289—31296. 4 Blevins MB.Smith AM,Phillips EM,et ai.Complex formation among the RNA export proteins Nup98,Rae1/Gle2,and TAP.J Biol Chem,2003,278(23):20979-20988. 5 Griffis ER,Altan N,Lippincott—Schwartz J,et a1.Nup98 is a mobile nucleoporin with transcription—dependent dynamics.Mol Biol Cell,2002,13(4):1282—1297. 6 Kasper LH。Brindle PK,Schnabel CA,et a1.CREB binding protein interacts with nucleoporin—specific FG repeats that activate transcription and mediate NUP98一H()XA9 oncogenicity.Mol Cell Bio1,1999,19(1):764—776. 7 Wu X.Kasper LH,Mantcheva RT,et aI.Disruption of the FG nucleoporin NUP98 causes selective changes in nuclear pore complex stoichiometry and function.Proc Natl Acad Sci U S A, 2001,98(6):3191—3196. 8 Shen WF,Rozenfeld S,Kwong A,et a1.H()XA9 forms triple complexes with PBX2 and MEIS1 in myeloid ceIls.Mol Cell Bio1. 1999,19(4):3051—3061. 9 Sauvageau G。Lansdorp PM,Eaves CJ,et a1.Differential expression of homeobox genes in functionally distinct CD34+ subpopulations of human bone marrow cells.Proc Natl Acad Sci U S A,1994,91(25):12223—12227. 10 Lawrence HJ,Helgason CD,Sauvageau G,et a1.Mice bearing a targeted interruption of the homeobox gene HOXA9 have defects in myeloid,erythroid,and lymphoid hematopoiesis.Blood,1997, 89(6):1922—193O. 11 Thorsteinsdottir U,Mamo A,Kroon E.et aI.()verexpression of the myeIoid leukemia—associated Hoxa9 gene in bone marrow cells induces stem cell expansion.Blood,2002,99(1):121—129. Borrow J,ShearmanAM,StantonVP Jr,et a1.Thet(7;11)(p15; P 1 5)translocation in acute myeloid leukaemia fuses the genes for nucleoporin NUP98 and class I homeoprotein H()XA9.Nat Genet. 1996,12(2):159—167. Nakamura T,Largaespada DA,Lee MP,et a1.Fusion of the nucleoporin gene NUP98 to HOXA9 by the chromosome translocation t(7;l1)(pl5;pl5)in human myeloid leukaemia.Nat Genet,1996,12(2):154—158. 2O3· 14 Fuiino T,Suzuki A,ho Y,et a1.Single—translocation and double— chimeric transcripts:detection of NUP98一HOXA9 in myeloid leukemias with H0XA1 1 or H()XA13 breaks of the chromosomal translocation t(7;11)(p15;P15).Blood,2002,99(4):1428—1433. 15 Taketani T。Taki T。Shibuya N,et a1.Novel NUP98一HOXC1l fusion gene resulted from a chromosomal break within exon 1 0f HoXC11 in acute myeloid leukemia with t(11;12)(pl5;ql3). Cancer Res,2002,62(16):457卜4574. 16 La Starza R,Trubia M,Crescenzi B,et a1.Human homeobox gene HOXC13 is the partner of NUP98 in adult acute myeloid leukemia with t(11;12)(p15;q13).Genes Chromosomes Cancer, 2003,36(4):420—423. 17 Raza—Egilmez SZ,Jani—Sait SN,Grossi M,et a1.NUP98一 HOXD13 gene fusion in therapy—related acute myelogenous leukemia.Cancer Res,1998,58(19):4269—4273. Nishiyama M,Arai Y,Tsunematsu Y,et a1.1 lpl5 transl0cations involving the NUP98 gene in childhood therapy—related acute myeloid leukemia/myelodysplastic syndrome.Genes Chromosomes Cancer,1999,26(3):215-220. Ahuja HG.Popplewell L,Tcheurekdjian I ,et a1.NUP98 gene rearrangements and the clonal evolution of chronic myelogenous leukemia.Genes Chromosomes Cancer,2001,30(4):410 415. 20 Kasper LH,Brindle PK,Schnabel CA,et ai.CREB binding protein interacts with nucleoporin—specific FG repeats that activate transcription and mediate NUP98一HOXA9 oncogenicity.Mol Cell Biol,1999,19(1):764—776. 21 Pineault N,Buske C,Feuring Buske M,et ai.Induction of acute myeloid leukemia in mice by the human leukemia—specific fusion gene NUP98一HOXD13 in concert with Meis1.Blood,2003,1O1 (11):4529—4538. 22 Arai Y,Kyo T,Miwa H,et a1.Heterogenous fusion transcripts involving the NUP98 gene and HOXD13 gene activation in a case of acute myeloid leukemia with the t(2;11)(q31{pl5) transl0cation.Leukemia,2000,14(9):1621—1629. 23 Hanahan D,Weinberg RA.The hallmarks of cancer.Cell,2000, 100(1):57—70. 24 Cairns J.Mutation and cancer:the antecedents to our studies of adaptive motation.Genetics,1998,148(4):1433—1440. 25 Sanchez—Garcia I.Consequences of chromosomal abnormalities in tumor development.Annu RevGenet,1997,31:429—453. 26 Calvo KR,Sykes DB,Pasillas MP,et a1.Nup98一HoxA9 immortalizes myeloid progenitors,enforces expression of Hoxa9, Hoxa7 and Meis 1,and alters cytokine—specific responses in a manner similar to that induced by retroviral co—expression of Hoxa9 and Meis1.Oncogene,2002,21(27):4247-4256. 27 Kroon E。Thorsteinsdottir U,Mayotte N,et aI.NUP98一HOXA9 expression in hemopoietic stem cells induces chronic and acute myeloid leukemias in mice.EMB()J,2001,2O(3):350—361. 28 Dash AB,WiIliams IR。Kutok JI ,et a1.A murine model of CMI blast crisis induced by cooperation between BCR/ABL and NUP98/HOXA9.Proc Natl Acad Sci U S A,2OO2,99(11):7622— 7627. 29 Lu SY,Gu MM,Wang Y,et a1.HUP98一H()XA9 transgenic mice are suscept_ble to N—ethyl—N—nitrosourea stimulati0n in leukemogenesis.中华血液学杂志,2004,25(5):257—261. (收稿日期:20O4—11一O8) (本文编辑:罗幼平) 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- gamedaodao.com 版权所有 湘ICP备2022005869号-6

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务