《Cell》封面 阻断泛素酶抑癌机制（图）

　　

生物通报道，2月19日最新出版的Cell杂志刊发了一篇Merlin/NF2抑制肿瘤发生的机制研究论文，这一新成果成为新一期Cell的封面文章，文章Merlin/NF2 Suppresses Tumorigenesis by Inhibiting the E3 Ubiquitin Ligase CRL4DCAF1 in the Nucleus主要解析了Merlin/NF2通过抑制E3泛素化连接酶从而抑制肿瘤发生的机制。

 

文章通讯作者是来自Memorial Sloan-Kettering Cancer Center细胞生物研究中心的Filippo G.Giancotti教授，第一作者是来自Filippo G.Giancotti实验室的李威（Wei Li，生物通译）研究员，其他的作者分别来自结构生物学研究中心，康奈尔大学联合Sloan-Kettering办学分部的研究者。

 

早前的生物模型研究发现，肿瘤抑制基因NF2编码一个含有FERM区域的蛋白Merlin，Merlin蛋白具有在细胞外胞浆附近抑制丝裂信号的功能。

 

在本研究中，科学家们发现，闭合型的Merlin蛋白（已经停止生长）聚集在细胞核内，并且能与E3泛素化链接酶CRL4DCAF1结合，并且抑制E3泛素化链接酶CRL4DCAF1的生物活性。（见下图）

 

研究发现缺失DCAF1能阻断Merlin抑制丝裂信号的功能。相反，增强对Merlin不敏感的突变型DCAF1的表达量也可中和Merlin抑制丝裂信号的作用。再度表达Merlin与沉默DCAF1可产生类似抗肿瘤的作用，通过基因的表达来抑制肿瘤的发生。癌变衍生的变异常常导致Merlin功能失效。

 

研究者们通过一系列实验发现，Merlin蛋白具有抑制肿瘤发生的功能，它主要通过抑制细胞核中的CRL4 DCAF1来发挥抑癌作用。

（生物通 小茜）

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Merlin/NF2 Suppresses Tumorigenesis by Inhibiting the E3 Ubiquitin Ligase CRL4DCAF1 in the Nucleus

Wei Li1, 8, Liru You1, 8, Jonathan Cooper1, 4, Gaia Schiavon1, Angela Pepe-Caprio1, Lu Zhou5, Ryohei Ishii6, Marco Giovannini7, C. Oliver Hanemann5, Stephen B. Long2, Hediye Erdjument-Bromage3, Pengbo Zhou6, Paul Tempst3 and Filippo G. Giancotti1, , 

 

1 Cell Biology Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY 10065, USA

2 Structural Biology Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY 10065, USA

3 Molecular Biology Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY 10065, USA

4 Sloan-Kettering Division, Weill Graduate School of Medical Sciences, Cornell University, New York, NY 10065, USA

5 Peninsula College of Medicine and Dentistry, University of Plymouth, Plymouth PL6 8BU, UK

6 Department of Pathology and Laboratory Medicine, Weil Cornell Medical College, New York, NY 10065, USA

7 House Ear Institute, Center for Neural Tumor Research, Los Angeles, CA 90057, USA

8 These authors contributed equally to this work

【Summary】

Current models imply that the FERM domain protein Merlin, encoded by the tumor suppressor NF2, inhibits mitogenic signaling at or near the plasma membrane. Here, we show that the closed, growth-inhibitory form of Merlin accumulates in the nucleus, binds to the E3 ubiquitin ligase CRL4DCAF1, and suppresses its activity. Depletion of DCAF1 blocks the promitogenic effect of inactivation of Merlin. Conversely, enforced expression of a Merlin-insensitive mutant of DCAF1 counteracts the antimitogenic effect of Merlin. Re-expression of Merlin and silencing of DCAF1 implement a similar, tumor-suppressive program of gene expression. Tumor-derived mutations invariably disrupt Merlin's ability to interact with or inhibit CRL4DCAF1. Finally, depletion of DCAF1 inhibits the hyperproliferation of Schwannoma cells from NF2 patients and suppresses the oncogenic potential of Merlin-deficient tumor cell lines. We propose that Merlin suppresses tumorigenesis by translocating to the nucleus to inhibit CRL4DCAF1.

 

延伸阅读

麻省综合医院的一个研究小组发现了一种已知与罕见遗传病－－2型神经纤维瘤（neurofibromatosis type 2 ，NF2)有关的蛋白的一个关键细胞功能。这种名为merlin的蛋白在细胞与细胞的通讯中起着关键作用，可能与其它类型癌症也有关联。这一发现还支持了一些肿瘤是先天注定要从原发部位扩散也就是转移，而不是逐渐获得转移能力的理论。有关研究结果发表在5月1日期的《基因与发育》（Genes & Development)上。

 

NF2是一种罕见的以脊骨和大脑多发肿瘤为特征的遗传病。1993年，麻省综合医院以及其它机构研究人员发现了NF2基因。当时就发现NF2显然是一个肿瘤抑制基因，但其确切功能还不清楚。NF2基因编码的蛋白被命名为merlin，存在于细胞膜与支持细胞的细丝网络－－细胞骨架之间的界面。

 

“由于merlin是一种肿瘤抑制剂，其功能的丧失会导致肿瘤发育，因此确定当其功能丧失时发生了什么绝对是至为重要的。”研究的高级作者、麻省综合医院癌症中心的Andrea McClatchey,说。“我们的目标是明确merlin功能丧失时可能导致的主要细胞和分子后果。”

 

McClatchey和她的同事早先已培养出缺失正常的Nf2基因的遗传改造小鼠品系。这个小鼠模型使他们可以通过比较Nf2突变小鼠和正常小鼠的同型细胞来识别出基因的功能。研究人员发现，虽然Nf2缺失细胞看上去完全正常，也正常增殖，但它们在培养皿中与其它细胞接触时无法停止增殖。正常细胞当充满培养皿时就会停止生长，但Nf2缺失细胞仍然不停地增殖，这说明它们不能感知与其它细胞的接触。

 

后继实验证明，Nf2缺失细胞缺少一个叫做粘连交叉点（adherens junctions）的细胞结构。粘连交叉点位于细胞膜上，与毗邻细胞相连，已知其在细胞通讯中起着关键作用。研究人员在正常细胞粘连交叉点中发现merlin蛋白的存在，并发现补充正常merlin蛋白到Nf2缺失细胞培养物中，粘连交叉点的形成和对依赖接触的细胞生长的抑制都得到恢复。

 

“我们的研究表明，虽然merlin与细胞骨架相连，但其正常情况下是加强细胞通讯的结构－－粘连交叉点的一部分。”McClatchey说。McClatchey也是哈佛医学院的病理学助理教授。“交叉点完整性的丧失与肿瘤发育和肿瘤侵入有关，这为Nf2突变小鼠中转移癌细胞的快速发育提供了一个解释。”

 

McClatchey指出，人类的NF2突变与间皮瘤也有关，可能还与其它类型癌症有关。间皮瘤是一种高度恶性的肺癌，由暴露于石棉引起。McClatchey认为，进一步的研究有可能证明环境或其它因素诱导的NF2突变可能在癌症发育中起着更广泛的作用，恢复或加强merlin功能的策略可能会成为NF2相关癌症一个可能的新疗法。

 

这一发现与最近其它可能改变有关癌症发育的基础理论的研究相呼应。长久以来，科学家一直认为随着肿瘤发育和细胞不断变异，一些肿瘤细胞获得了使其能够离开原发位点，扩散到其它组织或器官的特点。然而最近一些检查那些基因在肿瘤细胞中表达和关闭的研究表明，癌细胞转移的能力是从最初的诱发肿瘤的突变继承而来的。

 

“既然粘连交叉点的丧失已被发现与肿瘤诱发和肿瘤转移都有关联，那么NF2功能的丧失或许可以作为一个事件可能与肿瘤的诱发和肿瘤转移能力的赋予都有关联的范例。”（2003年生物通编译）