李遠良，陳 皇，譚煌英

（1.北京中醫(yī)藥大學，北京 100029；2.中日友好醫(yī)院 病理科，北京 100029；3.中西醫(yī)結(jié)合腫瘤內(nèi)科，北京 100029）

髓樣/淋巴或混合譜系白血病蛋白3（myeloid/lymphoid or mixed lineage leukemia3，MLL3），又名賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶2C（lysine methyltransferase 2C，KMT2C），為KMT2 家族的成員之一，位于7q36.1，具有65 個外顯子，編碼一種核蛋白，是對組蛋白3 賴氨酸4（histone 3 lysine 4，H3K4）進行甲基化修飾的酶，H3K4 甲基化通常與轉(zhuǎn)錄活性相關(guān)，二甲基和三甲基化的H3K4 與基因啟動子的激活有關(guān)，而單甲基化則與基因增強子[1，2]有關(guān)。MLL 家族基因被認為與組織的生長調(diào)控、腫瘤發(fā)生有關(guān)。MLL3 被發(fā)現(xiàn)鑲嵌于一種與SET1 相關(guān)的蛋白復合物中，該復合物在人類中有6 種亞型。MLL3/4 蛋白復合物是調(diào)節(jié)基因增強子區(qū)H3K4 單甲基化的重要的復合物，MLL3 蛋白復合物是包含9 個亞基的巨大復合物[3]。

數(shù)據(jù)顯示，MLL3 在腫瘤中突變率最高的前20 種基因中排第7 位[4]。該突變在多種腫瘤中存在，MLL3 在12 種腫瘤（乳腺癌、肺腺癌、肺鱗狀細胞癌、子宮內(nèi)膜癌、膠質(zhì)母細胞瘤、頭頸鱗狀細胞癌、結(jié)腸和直腸癌、膀胱尿路上皮癌、腎透明細胞癌、卵巢漿液性癌和急性髓細胞性白血?。┲械耐蛔兟蕿?.5%～24.5%[5]。大多數(shù)腫瘤組織普遍突變及較高的突變率預示著其在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，現(xiàn)將MLL3 突變致癌的生物學機制和臨床意義綜述如下。

1 生物學機制

1.1 與血液病相關(guān)的機制

MLL 家族被稱為髓樣/淋巴或混合譜系白血病蛋白，MLL3 的突變，缺失及基因的低表達在白血病的發(fā)生中似乎扮演著重要的角色。染色體易位最常見的MLL 突變方式。染色體易位將MLL 基因與伴侶基因融合，形成新的融合蛋白，促進了白血病的發(fā)生[6]。另有研究表明，MLL3 的丟失可能通過促進骨髓生成而促進骨髓增生異常綜合征和急性髓細胞白血?。╝cute myelocytic leukemia，AML）的發(fā)展[7]。另外，MLL3 基因表達的減少，可與其他在染色體7q的因子協(xié)同促進AML 的發(fā)生[8]。在中國的AML 和結(jié)直腸癌家系中發(fā)現(xiàn)MLL3 基因的胚系突變造成的DNA 甲基化的異?？赡苁羌蚁祷颊咧虏〉脑騕9，10]。近年來的二代測序也發(fā)現(xiàn)了MLL3 的無義突變導致的雜合性缺失可促進人類嗜T 細胞病毒誘導的急性T 細胞白血病的發(fā)生[11]。

1.2 與長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）和Piwi 蛋白互作的RNA（piRNA）的相互作用

非編碼RNA 可與MLL3 相互作用，調(diào)控基因的表達。Wang 等人發(fā)現(xiàn)LncRNA SSTR5-AS1 通過與MLL3 相互作用，增加MLL3 和H3K4me3 在生長抑素受體5 啟動子區(qū)域的富集，進而誘導抑癌基因生長抑素受體5 在喉鱗癌中的轉(zhuǎn)錄[12]。另外，在乳腺癌等腫瘤中高表達的LncRNA HOTAIR 可通過與MLL3 的相互作用介導抑癌基因沉默，其作用機制亦跟啟動子的活性相關(guān)[13]。He 等人也發(fā)現(xiàn)了piRNA 可通過誘導H3K4 甲基化/H3K27 去甲基化，有效地上調(diào)了促凋亡蛋白腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導配體的轉(zhuǎn)錄，從而抑制了腫瘤生長[14]。

1.3 細胞衰老

細胞衰老機制的缺失被認為是腫瘤細胞無限增殖的可能原因。Xia 等人發(fā)現(xiàn)MLL3 可促進食管鱗癌細胞衰老，其mRNA 水平在食管鱗癌組織存在下調(diào)。敲除MLL3 可下調(diào)衰老因子p21、p27 及p53 mRNA 水平，而MLL3 過表達則可上調(diào)衰老因子水平[15]。研究發(fā)現(xiàn)MLL3 在年齡＞50 歲的乳腺癌患者的突變率高于＜50 歲的患者，可能反映了MLL3 的突變與細胞衰老的相關(guān)性[16]。

1.4 細胞周期

細胞周期的紊亂是腫瘤發(fā)生的重要機制，調(diào)控細胞周期的各類分子的異常都可引起腫瘤的發(fā)生。Dawkins 等人對8 種人胰腺細胞株的實驗顯示，在耗盡甲基轉(zhuǎn)移酶的情況下，細胞增殖減弱，其原因可能是阻滯了細胞周期。MLL3 和MLL2 被敲除后的基因集富集分析顯示，與細胞周期和生長相關(guān)的基因出現(xiàn)了顯著下調(diào)[17]。袁志青等人發(fā)現(xiàn)，MLL3 受到小干擾RNA 干擾表達下調(diào)后，人肝癌細胞HepG2 的增殖受到明顯抑制，流式細胞儀檢測發(fā)現(xiàn)細胞主要阻滯在S 期。MLL3 為H3K4 單甲基轉(zhuǎn)移酶，該基因表達沉默后，組蛋白的正常修飾被阻斷，可能出現(xiàn)細胞周期阻滯在S 期的情況，從而抑制了細胞的增殖[18]。

1.5 DNA 損傷修復

DNA 修復是指細胞中受到損傷的DNA 分子在多種酶的作用下恢復正常的DNA 序列結(jié)構(gòu)和維持遺傳信息相對穩(wěn)定的細胞反應。DNA 修復系統(tǒng)的異?？蓪е履[瘤的發(fā)生。MLL3 活性低的膀胱癌細胞缺乏同源重組介導的雙鏈斷裂DNA 修復，可使細胞受到更大的內(nèi)源性DNA 損傷，導致了基因組不穩(wěn)定性，促進了腫瘤的發(fā)生[19]。另有實驗表明，為了抵抗阿霉素誘導的DNA 損傷，MLL3/4 協(xié)同ASCOM 復合體，提高了H3K4 甲基化水平，激活P53，使內(nèi)源性P53 靶基因表達增加，參與P53 抑制腫瘤的途徑[20]。

1.6 腫瘤干細胞

腫瘤干細胞對腫瘤的存活、增殖、轉(zhuǎn)移及復發(fā)有著重要作用。腫瘤干細胞通過自我更新和無限增殖維持著腫瘤細胞群的生命力。MLL3 相關(guān)的H3K4 甲基化被認為與干細胞的的自我更新相關(guān)[21]。MLL3 還對腫瘤干細胞的增殖和轉(zhuǎn)化具有調(diào)控作用，Gervais 發(fā)現(xiàn)了MLL3 能調(diào)節(jié)腸干細胞的增殖，其缺失導致EGFR 蛋白水平升高，促進了腸干細胞的自我更新，使腫瘤樣干細胞過度生長[22]。另有一研究發(fā)現(xiàn)，胃上皮細胞中MLL3-shRNA 的敲除促進了上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)蛋白表達增強。MLL3 基因敲除后，胃上皮細胞的遷移和侵襲增加47～88 倍[23]。

總之，MLL3 基因的突變改變了染色質(zhì)的表觀遺傳狀態(tài)，影響了基因的轉(zhuǎn)錄。在MLL3 野生型情況下，染色質(zhì)的表觀遺傳調(diào)控處于平衡狀態(tài)。MLL3 復合體可被BAP1 復合體招募至增強子，催化H3K4me1，增強基因的轉(zhuǎn)錄。然而，在具有MLL3 突變的腫瘤中，MLL3 復合物未被募集至BAP1 依賴的增強子上，抑制性的H3K27me3 水平增加，導致增強子染色質(zhì)的表觀遺傳狀態(tài)失衡，染色體穩(wěn)定性增高，轉(zhuǎn)錄活性降低，可能導致了腫瘤抑制基因的沉默[24]。

2 臨床意義

2.1 預后

MLL3 在腫瘤中的突變傾向于提示不良的預后。王等人在乳腺癌、肝癌、肺癌、非小細胞肺癌和膀胱癌中發(fā)現(xiàn)，在植物同源結(jié)構(gòu)域附近的KMT2C 突變的患者的預后明顯差于比在植物同源結(jié)構(gòu)域外的突變和野生型的患者[24]。此外，存在KMT2C 的突變的轉(zhuǎn)移性激素難治性乳腺癌的疾病進展時間較無KMT2C 突變的患者明顯縮短[25]。在彌散性胃腺癌KMT2C 突變與腫瘤的晚期和總體生存率的降低有關(guān)[23]。一些學者認為MLL3 突變預示著較好的預后[17，26]。

2.2 治療

研究表明，組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑可成為MLL3 突變的乳腺癌治療的潛在藥物，其能通過三甲基化H3K27降低增強子的活性，例如GSK126，可恢復KMT2C 突變?nèi)橄侔┘毎谢虮磉_[24]。另外，MLL3 的低表達可能成為聚腺苷酸二磷酸核糖基聚合酶1/2 （poly ADP-ribose polymerase 1/2，PARP1/2）抑制劑治療的潛在靶點。在膀胱癌細胞中MLL3 下調(diào)導致表觀遺傳狀態(tài)以及DNA 損傷反應和修復基因表達的廣泛變化可被PARP1/2 抑制劑逆轉(zhuǎn)[19]。在藥物的療效方面，McNeer 等人分析比較了28 例原發(fā)化療耐藥或誘導化療失敗患者的二代測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)MLL3 突變與兒童AML 的化療耐藥相關(guān)[27]。Rabello 等人也發(fā)現(xiàn)了MLL3 與慢性髓細胞白血病的進展和對伊馬替尼的反應率相關(guān)，MLL3 表達的降低還與與較晚的疾病分期相關(guān)[28]。

3 結(jié)語及展望

MLL3/ KMT2C 是在多種腫瘤中是較為常見的突變基因，這些突變通常與腫瘤的發(fā)生有關(guān)，在臨床上值得我們進一步關(guān)注。目前對MLL3 的研究主要集中在歐美國家，國內(nèi)則較少。研究內(nèi)容主要停留在基礎(chǔ)研究上，即對腫瘤的發(fā)生機制上，主要涉及小RNA、細胞衰老、細胞周期、DNA 損傷修復、腫瘤干細胞等的調(diào)控。也有部分研究探索了MLL3 突變與臨床特征和治療的相關(guān)性，對臨床上認識和了解MLL3 突變的臨床意義卓有裨益。

綜上，MLL3 通過調(diào)節(jié)基因表達的增強子，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)原癌基因及抑癌基因的平衡。MLL3 基因各突變類型，如錯義變化或無義突變，特別是發(fā)生在植物同源結(jié)構(gòu)域的突變，可能改變了其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，導致其功能降低或缺失。突變后的MLL3 蛋白可能阻止了增強子活性構(gòu)象的形成，抑制腫瘤基因的轉(zhuǎn)錄。對MLL3 的研究，在組蛋白甲基化修飾、增強子的調(diào)控方面豐富了腫瘤表觀遺傳的內(nèi)容，有助于表觀遺傳藥物的開發(fā)與應用，為腫瘤的治療提供新的靶點。