PML卵白是TRIM家眷成员之一，由四个高度保守并富含半胱氨酸的特别构造域：RING finger (R)、B-box1 (B1)、B-box2 (B2)、Colied-Coil (CC) 四个构造域配合构成，称为RBCC区域。PML卵白经由RBCC区域发生寡聚化与多聚化，最终形成PML核小体（PML-NBs），从而施展其生物学功能。在急性早幼粒白血病（APL）中，第15和17号染色体发生易位发生PML/RARα融合卵白，损坏了PML核小体的形态和功能进而导致疾病的发生。而三氧化二砷（ATO）可以靶向降解PML或PML/RARα融合卵白，其作为单一疗法对APL患者的治愈率已达70%以上，开创了小分子靶向治疗白血病的先河。然而，临床上仍然有部门患者因PML发生基因突变而显现砷剂耐药现象，针对此类患者今朝并无有效的治疗手段。值得注重的是，砷剂耐药患者的基因突变（C213A、A216V、L218P等）都发生于RBCC区域中的B-box2构造域，表明B-box2构造域的完整性在砷剂治疗中具有要害感化。是以，解析PML卵白B-box2构造域的晶体构造，说明其与砷原子的感化体式，对懂得砷剂耐药的分子机理和寻找有效战胜耐药的临床治疗方案至关主要。近日，浙江大学医学院那仁满都拉/周春团队结合法国Hugues de The传授团队，在Cancer Discovery杂志上揭橥了题为Structural Basis of PML/RARA Oncoprotein Targeting by Arsenic Unravels a Cysteine Rheostat Controlling PML Body Assembly and Function的研究论文。该研究首次解析了PML卵白B2构造域的晶体构造，并基于对C213V这一要害突变体的探究，冲破性发现了三价砷离子经由直接与以Cys213（半胱氨酸）为中心的PML三聚体连系，进而施展靶向治疗感化，揭开了三氧化二砷若何靶向癌卵白进而治疗急性早幼粒白血病的谜团。
此前，PML卵白RING和B1构造域的晶体构造已被成功解析，然而，对于最具有临床意义的B2构造域，因为其具有严重的群集倾向性和弗成溶性，其晶体构造的解析一向是范畴内的攻关难点。本研究团队经由络续地优化和测验，首次成功获得并解析了PML-B2卵白晶体，发现其包含典型的b-box型锌指折叠，具有保守的β1-β2-α1分列。已有研究表明，TRIM5卵白B2构造域可以经由α-螺旋形成以色氨酸为焦点的三聚体构造。受此开导，我们使用Alphafold2对PML-B2的三聚体构造进行模拟。在该展望模型中，PML-B2三聚体由α-螺旋介导的互相感化所驱动，个中处于疏水界面上I202、C213、A216、L217和L218对三聚体的形成起要害性感化。生化实验究竟进一步支撑了该模型，L217G、I202A、L218G、A216V等突变体因为疏水性损坏而导致PML卵白互相感化削弱，影响了PML-NBs的组装，并示意出高度举止性；而当218位的亮氨酸突酿成疏水性更强的芬芳类残基时，PML-NBs则形成了黏连性更强的丝带状构造，且举止性极大降低。此外，SEC-MALS实验究竟直接检测到三聚体的存在，进一步验证了模型成立。三氧化二砷（ATO）在体内生理pH下以三价砷离子（AsIII）的形式存在。在三聚体模型中，3个PML-B2单体经由213位点交互构成了一个以3个游离半胱氨酸为中心的口袋构造，这一构造给AsIII的连系供应了自然幻想位点。于是，为了验证AsIII是否经由与C213连系进而施展功能，我们构建了多种C213突变体。究竟发现，固然去除硫醇基（C213S或C213A）和增加空间位阻（C213L或C213F）都能够使PML卵白抗击砷剂诱导的降解，但因为这些突变彻底损坏了PML-NBs的构造，是以无法判别对ATO的抗击是因为不克与213位点连系，照样因为PML核小体构造损坏导致的。而当C213突变为缬氨酸（C213V）时，则可以维持正常PML-NBs的组装，并使其连结与WT沟通的举止性（因为缬氨酸的分支甲基能够在三聚体中心连结疏水互相感化），但该突变体却示意出对ATO完全抗击。同时，烷化剂NEM可以经由与半胱氨酸残基连系而损坏PML-NBs，但却无法损坏PML（C213V）形成的NBs。该模型有力地证实了PML卵白中第213位游离半胱氨酸即为ATO的连系位点。综上所述，本研究基于对PML-B2晶体构造的测定，说明了砷离子与以C213为焦点的三聚体口袋连系，进而驱动PML/PML-RARa发生群集、泛素化、降解等过程，从生化角度揭示了三氧化二砷可以特异性治疗APL而对其他类型AML疗效欠安的基本原因，为临床靶向药物的斥地和战胜三氧化二砷耐药供应了主要的理论依据。那仁满都拉传授、周春研究员、Hugues De Thé、Valérie Lallemand-Breitenbach是本论文的配合通信作者，Pierre Bercier、浙江大学博士后王茜茜，博士生臧宁为本论文的并列第一作者。原文链接:
https://aacrjournals.org/cancerdiscovery/article/doi/10.1158/2159-8290.CD-23-0453/728828/Structural-basis-of-PML-RARA-oncoprotein-targeting
起原：BioArt
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