染色體重排是一種由DNA斷裂和在錯誤位置重新連接引起的突變事件，這一過程有時會產(chǎn)生融合基因，融合基因表達(dá)的融合蛋白可能引起腫瘤發(fā)生，例如慢性髓系白血病中的BCR-ABL。此外，有一些融合癌蛋白是由一種蛋白質(zhì)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DBD）和另一種蛋白質(zhì)的相分離相關(guān)結(jié)構(gòu)域（PS）組成。
液-液相分離（LLPS）提供了一種可逆調(diào)控機制，將生物分子組織到不同區(qū)域。PS和DBD之間的融合可能會產(chǎn)生“超級轉(zhuǎn)錄因子”，通過獨立于上游信號調(diào)節(jié)的相分離來招募轉(zhuǎn)錄工廠組分。
異常的液-液相分離（LLPS）被發(fā)現(xiàn)與癌癥、代謝性疾病、神經(jīng)退行性疾病等多種人類疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，它也正在成為疾病治療的新靶點。
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李丕龍課題組與北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院李婷婷課題組合作，在 Nature Chemical Biology 期刊發(fā)表了題為：Dissolution of oncofusion transcription factor condensates for cancer therapy 的研究論文【1】。
該研究發(fā)現(xiàn)了大量的PS-DBD融合蛋白，揭示了異常相分離可能是這些PS-DBD融合蛋白相關(guān)癌癥的共同機制，通過小分子藥物調(diào)控異常相分離是治療相關(guān)癌癥的潛在途徑。
該研究還建立了一種基于計算機視覺的高通量篩選方法——DropScan，用于分析、篩選和發(fā)現(xiàn)能夠調(diào)控相分離凝聚物的小分子化合物，為癌癥以及漸凍癥（ALS）、額顳葉癡呆（FTD）、阿爾茨海默病（AD）等神經(jīng)退行性疾病帶來有希望的新療法。
在這篇論文中，研究團隊將帶有PS和DBD的融合蛋白命名為PS-DBD融合蛋白。之前有研究零星提到與癌癥相關(guān)的PS-DBD融合蛋白的相分離，如急性髓系白血?。ˋML）中的NUP98-HOXA9和尤因肉瘤中的EWS-FLI1。
FET蛋白家族包括FUS、EWS和TAF15，它們含有一個保守的N端內(nèi)在無序區(qū)域（IDR），可以驅(qū)動液-液相分離（LLPS），F(xiàn)ET蛋白的IDR與E26轉(zhuǎn)化序列（ETS）家族轉(zhuǎn)錄因子的DBD融合形成FET-ETS致癌融合蛋白。這些蛋白可以形成生物分子凝聚物募集RNA聚合酶II，從而導(dǎo)致基因表達(dá)異常，促進(jìn)致癌性。大多數(shù)FET-ETS融合蛋白與肉瘤和白血病有關(guān)。NUP98蛋白在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)與其他蛋白融合。除此之外，還有許多其他PS-DBD融合蛋白。
弄清楚PS-DBD融合蛋白是否經(jīng)歷相分離，以及這種異常相分離是否是相關(guān)癌癥發(fā)生的共同機制至關(guān)重要。
2015年，Cell 發(fā)表的一項研究顯示，F(xiàn)US蛋白的異常相分離會加速漸凍癥（ALS），并進(jìn)一步開發(fā)了調(diào)控相分離的小分子，有望用于治療相關(guān)疾病【2】。
后續(xù)的一系列研究表明，通過小分子藥物調(diào)控液-液相分離，可以防止?jié)u凍癥患者體外培養(yǎng)的運動神經(jīng)元死亡、修復(fù)果蠅運動缺陷、抑制病毒在體內(nèi)的復(fù)制、促進(jìn)癌細(xì)胞鐵死亡等。而國內(nèi)的奕拓生物正在推進(jìn)多個靶向蛋白質(zhì)液-液相分離的小分子藥物研發(fā)管線。
這些研究都表明，調(diào)控異常的液-液相分離可能有助于治療疾病。然而，對相分離凝聚物的藥理調(diào)節(jié)劑的篩選仍處于早期階段，也缺乏監(jiān)測相分離凝聚物的動態(tài)變化的有力手段。
在這項最新研究中，研究團隊全面調(diào)查了致癌融合蛋白，發(fā)現(xiàn)了多達(dá)1500個潛在的PS-DBD融合蛋白。大量的PS-DBD融合蛋白會導(dǎo)致基因表達(dá)異常。在此基礎(chǔ)上，研究團隊建立了一種基于計算機視覺的高通量篩選方法——DropScan，用于分析、篩選和發(fā)現(xiàn)能夠調(diào)控相分離凝聚物的小分子化合物。
接下來，研究團隊使用DropScan來識別可以溶解由FET-ETS融合蛋白形成的凝聚物的小分子。結(jié)果表明，篩選到的幾個小分子中，尤其是LY2835219能夠通過上調(diào)溶酶體活性來溶解FET-ETS凝聚物，從而挽救相關(guān)基因的異常表達(dá)。
總的來說，該研究發(fā)現(xiàn)了大量的融合蛋白由DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DBD）和相分離相關(guān)結(jié)構(gòu)域（PS）組成，這些融合蛋白與異常的基因表達(dá)模式有很強的相關(guān)性。該研究還建立了一種名為DropScan的高通量篩選方法來篩選能夠調(diào)節(jié)異常相分離凝聚物的小分子化合物，并使用DropScan篩選到了小分子LY2835219，其能夠有效溶解表達(dá)尤因肉瘤融合蛋白FET-ETS的報告細(xì)胞系中的凝聚物，并部分挽救了相關(guān)基因的異常表達(dá)。
這些研究結(jié)果表明，異常相分離可能是這些PS-DBD融合蛋白相關(guān)癌癥的共同機制，通過小分子藥物調(diào)控異常相分離是治療相關(guān)癌癥的潛在途徑。除了癌癥以外，漸凍癥（ALS）、額顳葉癡呆（FTD）、阿爾茨海默?。ˋD）、帕金森病（PD）、亨廷頓癥（HD）、脊髓小腦性共濟失調(diào)（SCA），以及強直性肌營養(yǎng)不良1型（DM1）和2型（DM2），這些疾病都與病理性沉積有關(guān)，異常相分離是理解這些疾病發(fā)病過程的一個新角度。
更重要的是，DropScan可以很容易地用于篩選逆轉(zhuǎn)這些凝聚物的藥物?？梢灶A(yù)見，發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)這些異常相分離的化合物，將為這些目前無藥可醫(yī)的疾病帶來有希望的療法。
