上海交通大学蒙国宇团队揭示液-液相变是PML核体组装的重要第二步，也是砷靶向治疗的分子基础。

急性髓系白血病（Acute Myeloid Leukemia，AML）是最常见的血液恶性肿瘤，占全部急性白血病的70%，死亡/发病比例位居所有肿瘤中第五位。 AML患者治疗手段有限，未治疗自然存活期6-12个月，而且AML患者预后差，复发率仍30%左右，分子分型众多，缺乏高效靶点。

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PML基因编码的PML蛋白（又称为TRIM19），1957年首次在患有急性早幼粒细胞白血病（Acute Promyelocytic Leukemia，APL）的病人中发现。PML核体功能异常导致急性白血病和其他严重疾病的发生。近年来有研究结果表明，在胞质的线粒体和内质网中也可观察到PML核体的存在。PML核体中除PML这一骨架蛋白外，还包含了定位在其中的蛋白SP100、UBC9和DAXX等，PML蛋白与它们存在直接或间接的相互作用，进而参与各种细胞生物学功能中。最近有研究指出PML核体与急性早幼粒细胞白血病的发病进程有关。

蒙国宇课题组长期致力于急性髓系白血病的研究，并取得了一系列系统性的重要成果。该团队首次发表了PML RING和PML B1的晶体结构，研究表明PML-RING介导的PML四聚体对PML核体的组装起到关键的作用（Wang et al，Nature Communications，2018），PML B1-box结构域可以在RING四聚的基础上，通过网络互作的方式进一步促进PML蛋白形成稳定的基本寡聚单位;（Li et al，Nature Communications，2019）；随后团队又提出癌蛋白聚合是肿瘤发生的重要因素（Li et al，Blood Science，2020）及以PML为核心的抗肿瘤新策略（Li et al，Trends in Cancer，2020）（图1）。

图一：蒙国宇团队在急性髓系白血病和PML核体的系统性工作。

2023年5月23日，上海交通大学附属瑞金医院蒙国宇团队在AML研究领域又取得了新的进展，在The FASEB Journal期刊在线发表了题为“Phase separation is required for PML nuclear body biogenesis and function”的研究论文。 该研究阐明了液-液相分离介导的PML核体组装在细胞功能调节、急性髓系白血病及相关癌症的发生中的关键作用。 从液-液相分离的角度探究PML核体组装机制及其对于急性髓系白血病发生的影响，为急性髓系白血病以及其他相关实体肿瘤的临床诊疗及预后提供了重要靶点和理论依据。

该研究是蒙国宇团队在PML聚合如何诱导白血病发生这一特色领域的新突破。文章通过SIM-3D和FRAP等实验手段发现：与p62小体、PGL颗粒类似，聚集的PML核体不是简单的蛋白质聚集体，而是通过液-液相分离形成的液态蛋白质凝聚体，这也是PML核体形成和行使功能所必需的。

研究发现在白血病患者中，PML蛋白的关键氨基酸位点突变会破坏PML核体的液-液相分离并与临床砷剂靶向治疗的耐药性相关，其中突变体A216V最具代表性，A216V突变会破坏PML核体的液-液相分离，进而导致PML招募伙伴蛋白（UBC9、DAXX等）的能力下降，影响PML的磷酸化、sumo化、乙酰化等PTMs，最终使得PML网络功能受损以及砷剂靶向治疗的耐药。结合体外生化实验证实，液-液相分离对PML核体组装、伴侣招募网络和SUMO化至关重要。通过哺乳动物双杂交、线粒体功能和细胞能量代谢分析（seahorse）、“衰老”、“凋亡”实验，结合基因组学和蛋白组学交叉分析等结果表明液-液相分离驱动的PML核体正确组装对细胞ROS水平的调节，线粒体正常功能的维持，p53等功能蛋白的招募，细胞凋亡和衰老等调控均至关重要（图2）。

图二：PML突变A216V通过影响PML液-液相分离来调控其PTMs及细胞的凋亡与衰老，是导致临床砷剂靶向治疗耐药性的内在分子基础。

研究结果表明PML核体组装过程中存在一个未被识别的框架网络，液-液相分离可能是PML蛋白从低聚物形成PML核体之间的驱动因素，同时，PML核体RBCC结构域的寡聚也是通过液-液相分离逐步组装而成。PML上关键位点的突变（A216V）会影响其正常的液-液相分离过程，最终导致临床砷剂靶向治疗的耐药性，这表明PML的液-液相分离可能是砷靶向治疗的核心基础。

总的来说，本研究阐述了LLPS驱动PML-NB生物发生的机制：在第一步中，PML-PML相互作用可能主要由RBCC低聚介导。在第二阶段，PML多聚体可以通过LLPS聚集在一起，这是由局部蛋白浓度、PTM和伴侣蛋白的募集来共同促进实现的，最终产生了这一具有灵活大小的无膜亚细胞器—PML核体。这些发现为全面理解PML核体的生物形成过程和AML发病机制提供了理论基础，并为AML靶向药物的设计以及对临床砷剂靶向治疗的耐药性研究提供了新的思路和理论依据。

图三：目前关于PML核体组装机制的理解还不深入，蒙国宇等人的最新观点是，PML核体组装需要分两步完成。第一步，PML分子通过寡聚（oligomerization）完成基本单位构建。第二步，PML寡聚体在相变（LLPS）的驱动下完成三维无膜亚细胞器的组装。特别值得一提的是，该研究还发现，白血病治疗的砷剂的靶向治疗的耐药机制可能和PML相变机制相关。

上海交通大学附属瑞金医院蒙国宇教授、蔡循教授、张浩博士后和李玉文博士后为论文共同通讯作者。上海交通大学生命科学技术学院/瑞金医院博士研究生吴文郁、上海交通大学附属瑞金医院博士研究生谭阳霞、硕士研究生尹虹心、姜明昊为论文共同第一作者。该工作获得了上海市科学技术委员会20JC1410600，国家自然科学基金81970132、81770142、82100153和82104582，“上海市教委高峰临床医学资助项目”、“上海高等学校特聘教授（东方学者）项目”2015250等基金的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1096/fj.202300216R