MYC多聚體促腫瘤機制

撰文 | 十一月

MYC家族蛋白驅動許多人類腫瘤的發展

【1】

。在正常的細胞中，MYC蛋白幾乎與所有的活性啟動子結合並透過RNA Pol II控制轉錄

【2-3】

。MYC蛋白也可以與DNA複製一起協調轉錄並促進與轉錄相關的DNA損傷修復。但是MYC蛋白是如何發揮這些多樣性功能的尚不清楚。

2022年11月23日，德國維爾茨堡大學

Martin Eilers

研究組與

Elmar Wolf

研究組合作在

Nature

上發表了文章

MYC multimers shield stalled replication forks from RNA polymerase

，

發現在轉錄延伸、mRNA剪接或者是蛋白酶體抑制的干擾下，MYC與活性啟動子中的許多結合位點分離形球形多聚體結構，泛素化依賴的MYC多聚化阻斷反義轉錄並穩定DNA雙鏈，從而促使腫瘤細胞能夠在應激條件下繼續增殖的分子機制。

重組MYC蛋白在體外可以多聚化，這促使作者們思考MYC在細胞中是均勻分佈還是會形成更高階的結構。

透過使用MYC單克隆抗體Y69，作者們分析了MYC在U2OS細胞中的分佈，然後建立單個MYC分子訊號分佈特徵。作者們發現MYC蛋白在細胞中可以形成點狀訊號，

每個細胞核中有180,000 ±90,000個MYC分子

。先前的研究曾經表明，在人類腫瘤細胞中，每個細胞核中的MYC分子數量會達到106個

【4】

，作者們試圖用強力黴素誘導MYC來達到該表達水平。作者們發現

增加MYC水平並不會增加MYC點狀訊號，而是會增加單體MYC分子的比例。

透過使用包括蛋白酶體活性抑制劑MG-132在內等多種體抑制泛素化的藥物，作者們發現會顯著增強MYC點狀訊號的形成

（圖1）

。

圖1 MYC點狀訊號形成依賴於泛素化

透過熱激實驗作者們發現也會誘導MYC蛋白形成點狀訊號。透過使用相分離處理藥物1，6-己二醇，可以溶解形成的點狀訊號。熒光漂白恢復實驗室也證明了MYC蛋白在正常細胞中具有高度的動態性。透過使用抗體

臨近連線實驗

（Proximity ligation assays，PLAs）顯示MYC點狀訊號表面產生強烈連線，說明近距離包含多個MYC分子。免疫共沉澱實驗以及體外的蛋白純化實驗也證明了這一觀點。因此，作者們將MYC蛋白所形成的結構稱為

MYC多聚體

（MYC multimers）。

另外，透過使用熒游標記的不同分子量的右旋糖酐的滲透性測定表明，MYC多聚體其表面的拓撲結構是封閉的。部分在細胞內或體外高濃度下形成的MYC多聚體顯示為球狀結構，內部密度較低、外殼緻密，直徑中位數為5µm。透過對MYC蛋白的結構域分析，包含MYC二聚化和DNA結合結構域的MYCΔN並不能在體外形成多聚體，而兩個大的內在無序結構域以及MYC box才是多聚體形成所必需的。

進一步尋找MYC蛋白多聚體作用機制，作者們透過ChIP-Rx染色質免疫沉澱測序實驗顯示，在熱激以及MG-132處理後，RNA Pol II轉錄的基因啟動子和多個非啟動子位點的MYC染色質佔用發生顯著變化。MYC蛋白多聚體排除了pS2-RNA Pol II，表明

該多聚體不是進行活躍轉錄的集合體。

MYC多聚體包含腫瘤抑制蛋白BRCA1、FANCD2和相關性較低的RAD9，它們都與複製叉暫停相關。BRCA1和FANCD2被多聚體MYC形成的多聚體包圍，而不在多聚體內。MYC多聚體內則包圍著磷酸化的ATR激酶。為了定位染色質上停滯的複製叉，作者們使用了FANCD2以及ATR的CUT&RUN測序，發現MYC的敲除會降低這些因子在染色質上的佔用。因此，作者們得出結論，

MYC多聚體聚集在停滯的複製叉處，限制新生轉錄本的累積。

由於抑制蛋白酶體能夠促進MYC蛋白多聚體的形成，說明泛素化對於多聚體的形成非常關鍵。透過小分子抑制劑的篩選，作者們發現泛素化酶HUWE1是驅動MYC多聚化的關鍵蛋白，且主要作用於K6位點。

總的來說，作者們的工作發現MYC蛋白在多種應激條件下，會與多個活性的啟動子結合位點分離形成封閉球狀多聚體，從而參與轉錄終止以及RNA加工的蛋白質全域性變化。另外，在活性啟動子上，MYC多聚體穩定複製叉相關的蛋白與染色質的聯絡，從而保護DNA雙鏈結構的完整，促進腫瘤細胞在應激條件下的增殖。值得一提是該工作具有大規模的測序的資料，給出了MYC多聚體形成對於蛋白質組以及染色質的全域性性影響，同時多個定量化的資料也為MYC多聚體提供了更為直觀的描述。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05469-4

參考文獻

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Nat. Rev. Cancer

21， 579–591 （2021）。

3。 Baluapuri， A。， Wolf， E。 & Eilers， M。 Target gene-independent functions of MYC oncoproteins。

Nat. Rev. Mol. Cell Biol.

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4。 Lin， C。 Y。 et al。 Transcriptional amplification in tumor cells with elevated c-Myc。

Cell

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