Nature子刊：中山大学赵蔚等团队发现磷酸-HDAC6相分离能够驱动三阴性乳腺癌异常染色质结构！

失调的液-液相分离(LLPS)如何促进女性三阴性乳腺癌(TNBC)的发生仍不清楚。

2024年8月28日，中山大学赵蔚、广州市妇女儿童医疗中心李杰共同通讯在Nature Cancer在线发表题为“Phase separation of phospho-HDAC6 drives aberrant chromatin architecture in triple-negative breast cancer”的研究论文，该研究表明磷酸-HDAC6相分离驱动三阴性乳腺癌异常染色质结构。

在这里，研究人员证明磷酸化的组蛋白去乙酰化酶6 (phospho-HDAC6)在TNBC细胞的细胞核中形成LLPS凝聚物，这是建立异常染色质结构所必需的。紊乱的N端结构域和HDAC6磷酸化残基促进了有效的LLPS，而核输出区则起负主导作用。通过相分离筛选发现，Nexturastat A是磷酸化-HDAC6凝聚物的特异性干扰物，可有效抑制肿瘤生长。在机制上，输入蛋白β与磷酸HDAC6相互作用，促进其转运到细胞核，其中14-3-3θ介导凝析物的形成。磷酸化-HDAC6 LLPS的破坏重建了染色质区室和拓扑相关结构域边界，导致染色质环受到干扰。磷酸化-HDAC6诱导的异常染色质结构影响TNBC中染色质的可及性、组蛋白乙酰化、RNA聚合酶II延长和转录谱。该研究表明，磷酸化-HDAC6 LLPS是TNBC中染色质结构失调的一种新兴机制。

三阴性乳腺癌(TNBC)是一组高度异质性的疾病，在乳腺癌患者中表现出最具侵袭性的癌症表型1。由于缺乏雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体2 (HER2)，传统的内分泌治疗或化疗对这种类型的癌症无效。此外，侵袭性肿瘤异质性的存在进一步使治疗策略复杂化。以往的研究主要集中在探索TNBC细胞的基因组、转录组学和蛋白质组学异质性，并在基因表达谱的基础上鉴定出四种TNBC亚型。然而，这些失调的特征在TNBC中扰乱高阶染色质组织中的作用仍然知之甚少。

近的研究表明，异常形式的液-液相分离(LLPS)在驱动多种癌症特征中起着至关重要的作用。研究癌症中LLPS凝析物异常形成的机制可能为阐明染色质结构在基因表达调控中的作用提供机会。其中一个例子是核孔复合物(NPC)蛋白98 (NUP98)与同源盒A9 (HOXA9)的LLPS，它有助于形成广泛的超增强子(SE)样结合模式，从而促进白血病基因的转录激活。此外，之前的工作表明，HOXB8和Fos相关抗原1在染色质SE位点形成的LLPS在骨肉瘤中建立了转录失调。

phospho-HDAC6 LLPS在肿瘤发生中的作用机理（图源自Nature Cancer）

组蛋白去乙酰化酶6 (HDAC6)是一种特征明确的II类HDAC，负责非组蛋白和组蛋白底物的去乙酰化。HDAC6已被证明是多种情况下肿瘤发生的关键驱动因素，包括乳腺癌。最近的研究表明，大约30%的人类乳腺癌可能从HDAC6抑制剂治疗中获益。利用化合物BAS-2抑制HDAC6可降低TNBCs16的糖酵解代谢。尽管HDAC6主要定位于细胞质，在细胞质中，HDAC6在错误折叠的蛋白聚集形成中起着至关重要的作用，但HDAC6是否参与乳腺癌异常LLPS仍不清楚。

在这项研究中，作者发现磷酸化的HDAC6 (phospho-HDAC6)在tnbc细胞核内染色质的转录活性区域形成LLPS凝聚物，但在非TNBCs中形成LLPS凝聚物的程度较小。进一步的研究表明，暴露于表皮生长因子(EGF)可诱导GRK2磷酸化HDAC6 N端IDR结构域的S22。随后，输入蛋白-β与磷酸- hdac6结合并促进其核易位，最终导致14-3-3θ凝聚形成。值得注意的是，Nexturastat A是phospho-HDAC6 LLPS的潜在抑制剂，可以有效抑制tnbc的体内肿瘤生长。Nexturastat A破坏phospho-HDAC6 LLPS导致染色质结构重塑和转录谱改变。研究结果表明，磷酸化触发的HDAC6相分离的药理学调节可能为开发难治性TNBC的治疗方法提供了一条有希望的途径。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s43018-024-00816-y