2013年的两篇Science研究发现在多种不同的癌症细胞中，TERT基因的启动子区域都存在着相同位点的基因突变，特别是G228A或G250A位点。研究报道发现，在21%的髓母细胞瘤、47%的肝细胞癌、66%的膀胱癌、71%的黑色素瘤以及83%的原发性恶性胶质瘤都存在这两个位点的其中一个位点发生上述突变。那么这两个G>A的基因突变与TERT基因的表达调控之间有什么联系呢？在以往研究的基础上，Jun S. Song,和 Joseph F. Costello实验组发现G>A的突变恰巧产生了独特的11bp的核酸序列，这一序列能够在细胞内被E26转录因子（ETS）所识别。那么ETS这一类转录因子与肿瘤细胞中TERT基因的高表达之间存在着何种联系呢？为了解答上述两个疑问，实验组一方面在TERT基因的启动子区域进行G>C、G>T、G>A的点突变，另一方面将上述的11bp的ETS结合区域敲除，通过TERT promoter–luciferase reporter assays检测发现，只有在G>A突变和11bp的ETS结合区域都存在的情况下，TERT基因的转录表达才最高。
在已经验证GABPA能够通过与TERT启动子区域结合来调节TERT的表达的基础上，实验组下一步需要验证的问题是GABPA能否特异的识别突变后的TERT启动子区。通过CHIP实验，Jun S. Song,和 Joseph F. Costello实验组意外的发现GABPA能够100%地结合G250A突变的TERT启动子区，但并不能结合野生型的启动子区域；此外，体外的结合实验也充分证明了同一个结论。
The transcription factor GABP selectively binds and
activates the mutant TERT promoter in cancer
Reactivation
of telomerase reverse transcriptase (TERT) expression enables cells to overcome
replicative senescence and escape apoptosis, which are fundamental steps in the
initiation of human cancer. Multiple cancer types, including up to 83% of
glioblastomas (GBMs), harbor highly recurrent TERT promoter mutations of
unknown function but specific to two nucleotide positions. We identified the
functional consequence of these mutations in GBMs to be recruitment of the
multimeric GA-binding protein (GABP) transcription factor specifically to the
mutant promoter. Allelic recruitment of GABP is consistently observed across
four cancer types, highlighting a shared mechanism underlying TERT
reactivation. Tandem flanking native E26 transformation-specific motifs
critically cooperate with these mutations to activate TERT, probably by
facilitating GABP heterotetramer binding. GABP thus directly links TERT
promoter mutations to aberrant expression in multiple cancers.
【独家解读】Science: 转录因子GABP激活端粒逆转录
发布时间：2015-06-12 00:00 文章来源： 作者：
在癌症领域，许多科学家将他们的整个研究生涯都投入到去寻找一些细胞相似点，希望有可能促成针对许多癌症的单一疗法——然而一个多层面的问题很少有机会获得单一的答案。
1997年，科学家们发现了一个他们认为是细胞不死关键原因的基因—TERT。端粒酶逆转录酶（TERT）是端粒酶的催化亚单位,它能够把DNA复制的缺陷填补起来，延长缩短的端粒，从而增强了细胞的增殖能力。在正常的体细胞内，TERT的表达与活性受到严格的把关。尽管细胞永生听起来不错，但实际上它是癌性肿瘤在癌症患者体内生长和繁殖的方式。
在上世纪90年代末，TERT是否是致癌基因是一个尚未解答的问题。科学家们在接下来的十年时间里一直在搜寻激活它的突变，却没人能够找到TERT突变。两年前，两个研究小组发现TERT根本没有突变。与之相反，突变发生在控制这一基因表达的调控区域中，这些突变出现在黑色素瘤、脑癌、肝癌和膀胱癌等许多癌症中。
2013年的两篇Science研究发现在多种不同的癌症细胞中，TERT基因的启动子区域都存在着相同位点的基因突变，特别是G228A或G250A位点。研究报道发现，在21%的髓母细胞瘤、47%的肝细胞癌、66%的膀胱癌、71%的黑色素瘤以及83%的原发性恶性胶质瘤都存在这两个位点的其中一个位点发生上述突变。那么这两个G>A的基因突变与TERT基因的表达调控之间有什么联系呢？在以往研究的基础上，Jun S. Song,和 Joseph F. Costello实验组发现G>A的突变恰巧产生了独特的11bp的核酸序列，这一序列能够在细胞内被E26转录因子（ETS）所识别。那么ETS这一类转录因子与肿瘤细胞中TERT基因的高表达之间存在着何种联系呢？为了解答上述两个疑问，实验组一方面在TERT基因的启动子区域进行G>C、G>T、G>A的点突变，另一方面将上述的11bp的ETS结合区域敲除，通过TERT promoter–luciferase reporter assays检测发现，只有在G>A突变和11bp的ETS结合区域都存在的情况下，TERT基因的转录表达才最高。
已有研究表明ETS这一类转录因子中包括13个成员，通过初步的RNA干扰实验的筛选，实验组发现当ELF1, ETS1, ETV3, ETV4, 以及 GA-binding protein, alpha subunit (GABPA)这五个转录因子沉默后，TERT的表达量都会减少，其中GABPA的敲除对TERT的表达量影响最大，能够在实验开始后的24小时内使TERT表达量减少50%，而其他的几个转录因子敲除后，TERT表达的减少幅度相对较小，这说明ELF1, ETS1, ETV3, ETV4对TERT的表达的影响是通过一个间接的方式进行的。
在已经验证GABPA能够通过与TERT启动子区域结合来调节TERT的表达的基础上，实验组下一步需要验证的问题是GABPA能否特异的识别突变后的TERT启动子区。通过CHIP实验，Jun S. Song,和 Joseph F. Costello实验组意外的发现GABPA能够100%地结合G250A突变的TERT启动子区，但并不能结合野生型的启动子区域；此外，体外的结合实验也充分证明了同一个结论。
区别于ETS转录因子家族的其他成员，GABPA是唯一一个多聚的转录因子。GABPA能够与GABPB形成异二聚体（GABP），而GABP具有结合DNA和起始转录的作用。GABPB具有典型的亮氨酸锌指结构，这促使GABPB自身能够二聚化，进而导致它所结合的GABPA的二聚化。ENCODE GABPA ChIP-seq实验证明二聚化的GABPA具有更强的DNA结合能力。
在实验的最后，实验组分析TERT的启动子区DNA序列后发现，在这一区域上存在三个天然的ETS结合区域，分别为ETS-195, ETS-200, and ETS-294，那么这些区域与TERT的启动子激活之间有什么关系呢？通过点突变实验发现，单独突变ETS-200或ETS-195都会影响G228A 或G250A突变的启动子的激活，由此证明了GABP只有在识别和结合天然的ETS结合位点，以及G228A 或G250A突变的启动子区域后，才能够激活TERT的大量表达。
综上所述，得到以下结论：
1. 在多种不同类型的肿瘤细胞中，都存在G228A 或G250A的TERT启动子区域突变；
2. GABP能够特异性的结合于G228A或G250A突变的TERT启动子区域；
3. 在激活TERT的表达的过程中，串联的TES结合位点和启动子突变位点发挥协同作用。
至此,我们希望在未来的某个时候，医生们或许可以通过检测GABP转录活性来判断癌症患者中端粒酶的表达量及活性，根据癌症的严重程度作出治疗方案；或者可以根据GABP靶标来研发广谱的抗癌药物,让我们在癌症检测与抗癌的道路上更进一步。
（来源：凯发k8国际首页登录 作者：金梦梦）
原文摘要：
The transcription factor GABP selectively binds and activates the mutant TERT promoter in cancer
Reactivation of telomerase reverse transcriptase (TERT) expression enables cells to overcome replicative senescence and escape apoptosis, which are fundamental steps in the initiation of human cancer. Multiple cancer types, including up to 83% of glioblastomas (GBMs), harbor highly recurrent TERT promoter mutations of unknown function but specific to two nucleotide positions. We identified the functional consequence of these mutations in GBMs to be recruitment of the multimeric GA-binding protein (GABP) transcription factor specifically to the mutant promoter. Allelic recruitment of GABP is consistently observed across four cancer types, highlighting a shared mechanism underlying TERT reactivation. Tandem flanking native E26 transformation-specific motifs critically cooperate with these mutations to activate TERT, probably by facilitating GABP heterotetramer binding. GABP thus directly links TERT promoter mutations to aberrant expression in multiple cancers.
扫一扫，获取更多医学科研最新资讯！
【Medical Research微信公众号】 【凯发k8国际首页登录官方微博】