2025年2月2日,汕头大学医学院的李恩民/许丽艳团队在Nature Communications发表了题为“Nuclear ANLN regulates transcription initiation related Pol II clustering and target gene expression”的研究论文。该研究发现癌蛋白ANLN除了在有丝分裂过程发挥收缩环组装的传统功能,还在分裂间期进入细胞核,与RNA聚合酶II(Pol II)相互作用,发挥基因转录调控的新功能,为食管鳞癌的分子靶向研究提供了重要的理论基础。
恶性肿瘤的发展是基于癌细胞的快速分裂和增殖。Anillin(ANLN)是一种有丝分裂蛋白,通过调控收缩环组装,促进细胞分裂。该团队于2023年发表了第一篇关于ANLN蛋白异常高表达促进食管鳞癌(ESCC)进展的研究(Cell Death Differ, Cao YF. et al)。随后,进一步围绕“ANLN促进食管鳞癌恶性增殖”这一主题开展更深层次的分子机制研究,发现ANLN除了作用于有丝分裂收缩环,还在分离间期进入胞核,发挥基因转录调控功能,从而促进食管鳞癌进展。
首先,该研究在不同的癌细胞中发现,胞核内的ANLN与染色质和新生RNA存在明显共定位,表明其可能与基因转录有关。随后通过蛋白质谱、CO-IP、Pulldown和PLA等方法证明ANLN与RNA聚合酶II(Pol II)大亚基直接互作。采用CUT&Tag和超高分辨率成像等技术,发现ANLN与Pol II在基因组上共定位,且在胞核内形成蛋白团簇(也称为转录凝聚体)。进一步研究发现,快速敲降ANLN导致转录起始相关的Pol II大簇减少,但不影响Pol II小簇及Pol II蛋白水平。表明Pol II的聚集程度减弱,且与液-液相分离密切相关。体外液滴实验也证明,ANLN纯化蛋白以剂量依赖的方式促进Pol II CTD的相分离。此外,ANLN蛋白的无序区中的三个短序列介导了其与Pol II的互作,这些关键氨基酸的缺失导致ANLN促进Pol II聚集和相分离的能力丧失。研究还发现,快速敲降ANLN不仅导致Pol II活性降低,还减弱了细胞内增强子和超级增强子信号,从而控制了一部分基因的表达。因此,研究者进一步联合RNA-Seq和CUT&Tag等技术方法,筛选鉴定了ANLN-Pol II轴的直接靶基因。发现这些靶基因中大多数受超级增强子调控,而ANLN和Pol II及各种转录因子结合在这些超增强子区。最后,研究者使用小分子THZ1(一种超级增强子抑制剂)处理细胞,发现其特异性抑制ANLN-Pol II团簇,靶基因表达,以及食管鳞癌细胞生长。使用该团队之前用于抑制胞浆ANLN的小分子抑制剂F806与THZ1联合处理食管鳞癌细胞,发挥了1+1>2的治疗效果。该研究建立了胞核ANLN与Pol II转录工厂之间的直接联系,揭示了ANLN在基因转录调控中的真正作用,为食管鳞癌的分子靶向研究提供了重要思路。
图:该研究团队近年围绕ANLN蛋白的研究进展。2023年揭示ANLN在食管鳞癌中高表达,其表达水平在有丝分裂过程受泛素化系统调控,进而介导细胞分裂增殖。2025年研究发现,ANLN进入细胞核,通过促进Pol II相分离,发挥基因转录调控的新功能,由此全面揭示ANLN在癌细胞中的功能和分子作用机制。
汕头大学医学院曹宇飞博士后为该论文第一作者。通讯作者为汕头大学医学院李恩民教授、许丽艳研究员以及天津医科大学张锴教授。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-56645-9
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