外显子测序发现急性红细胞白血病新突变

2016-11-11 16:29:06 发布者:201108016 来源:生物通 浏览次数:0


 急性红细胞白血病(AEL)是白血病(AML)亚型中的一种,在老年人白血病中的占比较高。相对于其他类型的AML,AEL病人有更加poor-risk的细胞遗传学异常和不良的预后。虽然针对AEL的外显子突变位点发现已有一些报道。但是,针对AEL

 急性红细胞白血病(AEL)是白血病(AML)亚型中的一种,在老年人白血病中的占比较高。相对于其他类型的AML,AEL病人有更加poor-risk的细胞遗传学异常和不良的预后。虽然针对AEL的外显子突变位点发现已有一些报道。但是,针对AEL的完整突变谱发现还没有相关报道。研究人员运用外显子组测序技术,发现了AML相关的高频突变基因GATA2和CEBPA等突变,为理解急性红细胞白血病的发生发展过程提供了新的证据。

  研究思路

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  研究结果

  1. 外显子组测序筛选AML相关高频突变

  为了筛选和AML相关的特异性高频突变,研究人员对158个临床AEL病人(91个男性,67个女性)进行了详细的临床分类(37个MDS-AEL,108个N-AEL,13个AML-MRC)和细胞遗传学特性分析。然后运用全外显子测序(由上海伯豪二代测序平台提供),研究人员对其中的6个AEL样本及其remission样本进行了体细胞突变分析,共发现了436个白血病相关的涉及到288个基因的非同义突变(428个错义,8个无义突变)。其中,有45个突变多次出现,包括4个case出现CEBPA突变,2个case出现GATA2突变。

  接下来,研究人员在58个AEL病人中(29个N-AEL,9个AML-MRC,13个MDS-AEL,7个普通AEL)进行了GATA2,CEBPA,NPM1和FLT3-ITD的18个突变的Sanger测序验证。结果显示,有42个病人中有17个携带一个突变,25个携带2个突变,6个携带3个突变,3个携带4个突变。其中,CEBPA突变频率为32.7%,GATA2突变频率为22.4%,NPM1突变频率为15.5%,SETBP1突变频率为12.1%,U2AF1突变频率为12.1%。值得注意的是,在AML发现的突变(IDH1,IDH2和RAS)并没有在AEL中出现。

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  GATA2是一个和造血功能相关的锌指转录因子,在该研究中共有13个AEL出现突变。分析显示,这些突变影响7个不同的氨基酸区域。其中,10个病人的突变位于N-terminal ZF1,3个病人的突变位于转录激活区域(Q20H),12个病人的突变为错义突变,其中又有9个位于DNA-binding N-terminal zinc-finger区域。

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  此外,为了探究GATA2与血液病的关系,研究人员对253个non-AEL AML,40个慢性骨髓白血病,55个B细胞白血病和38个T细胞白血病人进行了检测。结果显示,只有5.5%的non-AEL AML和15%慢性骨髓白血病发生突变。因此,GATA2是AEL特有的高频突变。

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  2. GATA2 ZF1突变模型分析

  为了更加深入地理解GATA2突变对蛋白水平的影响,研究人员对AEL的GATA2 ZF1突变模型进行了分析。结果显示,P304,A318,L321,R330区域是GATA家族蛋白保守区域,对DNA-binding功能非常重要。根据已有对gata3蛋白晶体结构的发现,研究人员构建了3个gata3蛋白晶体结构(PDB code 4hc9, 4hca and 4hc7B)。结果显示,P304, A318, L321和 R330的突变残基都位于gata2的蛋白表面,是直接与DNA结合的部位。因此,在这里发现的GATA2突变削弱了该蛋白与DNA的结合能力。

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  3. GATA2突变的功能研究

  既然GATA2的突变影响了蛋白与DNA的结合能力,那么,这种变化对细胞的功能有什么影响?研究人员在293T细胞中共转了GATA-responsive reporter(wild type和mutants)。结果显示,转染mutants时,转录活性降低。当共转Wt-GATA2和突变R330X-GATA2时,Wt-GATA2转录活性显著降低,暗示着R330X-GATA2包含Wt-GATA2的负调控dominant。当在小鼠骨髓细胞32D 中过表达GATA2突变时,红细胞相关抗原,Ter-119,β-globin,βh1-globin表达增加,血红蛋白positivity增加。

  因此,该结果表明,GATA2突变影响了血红细胞的发育过程。

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  研究结论

  本研究通过外显子组测序,发现了AEL相关的特异性体细胞突变。其中,对GATA2的大样本验证及不同类型白血病样本验证,表明其实AEL所特有的高频突变。此外,通过突变转染的细胞实验研究表明,GATA2的突变影响力红细胞的发育过程。该研究为理解急性红细胞白血病的发病机制提供了新的证据。

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