復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院溫文玉等研究甲基CpG結(jié)合域蛋白2 （MBD2）在不同的癌細(xì)胞中形成核凝聚體，在那里它聚集并引導(dǎo)染色質(zhì)重塑NuRD復(fù)合物到這些基因位點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄抑制，從而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。（Nat Cell Biol. 2025, 27: 801-816.）

該研究揭示了MBD2通過(guò)形成相分離凝聚體組裝并激活NuRD復(fù)合物，進(jìn)而阻遏抑癌基因轉(zhuǎn)錄以促進(jìn)癌細(xì)胞增殖的分子機(jī)制，并為MBD2高表達(dá)腫瘤提供了基于氧化還原調(diào)控的靶向治療策略。該發(fā)現(xiàn)闡明了MBD2凝聚體在維持癌細(xì)胞增殖所必需的抑制性染色質(zhì)狀態(tài)方面迄今未被重視的功能，并提出了一種針對(duì)MBD2凝聚體過(guò)量的惡性腫瘤的氧化應(yīng)激靶向方法。

在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，抑癌基因啟動(dòng)子區(qū)的CpG島常發(fā)生異常高甲基化修飾，進(jìn)而通過(guò)招募DNA甲基化閱讀器以強(qiáng)化轉(zhuǎn)錄沉默，導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。靶向DNA甲基化閱讀器以逆轉(zhuǎn)基因沉默，成為當(dāng)前癌癥治療領(lǐng)域備受關(guān)注的研究方向。

在多種DNA甲基化閱讀器中，甲基化CpG結(jié)合域（MBD）蛋白家族發(fā)揮關(guān)鍵作用。其中，MBD2不僅是核小體重塑和組蛋白去乙?；福∟uRD）復(fù)合體的核心組分，還具有特異性識(shí)別甲基化DNA的能力。使甲基化讀碼器強(qiáng)制轉(zhuǎn)錄沉默這一過(guò)程助長(zhǎng)了未受抑制的細(xì)胞增殖和腫瘤發(fā)展。靶向DNA甲基化讀碼器在治療上逆轉(zhuǎn)這種基因沉默成為癌癥治療的一種引人注目的策略。

臨床研究表明，MBD2在神經(jīng)膠質(zhì)瘤、宮頸癌、胰腺癌等多種人類惡性腫瘤中普遍呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)，且其表達(dá)水平與腫瘤的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。然而，MBD2蛋白水平上調(diào)與腫瘤發(fā)生發(fā)展的病理學(xué)關(guān)聯(lián)尚未闡明，MBD2如何通過(guò)整合NuRD復(fù)合體來(lái)調(diào)控腫瘤細(xì)胞的表觀遺傳特征有待深入研究。

MBD2作為核小體重塑和NuRD復(fù)合物的核心成分，對(duì)腫瘤抑制基因啟動(dòng)子中的甲基化DNA表現(xiàn)出明顯的親和力，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄抑制。MBD2經(jīng)常被上調(diào)以促進(jìn)多種人類癌癥中的腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。例如，在膠質(zhì)細(xì)胞瘤形成過(guò)程中MBD2的過(guò)度表達(dá)可能通過(guò)抑制關(guān)鍵腫瘤抑制因子BAI1的抗血管生成功能來(lái)驅(qū)動(dòng)腫瘤生長(zhǎng)。在結(jié)直腸癌細(xì)胞和肺腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)MBD2表達(dá)增強(qiáng)，同時(shí)轉(zhuǎn)移抑制因子Maspin和DDB2的表達(dá)分別降低，而MBD2的沉默顯著減弱了腫瘤轉(zhuǎn)移。最近，過(guò)度表達(dá)的MBD2被發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化來(lái)驅(qū)動(dòng)乳腺癌的進(jìn)展。

研究者觀察到，內(nèi)源性MBD2蛋白在多種癌細(xì)胞的細(xì)胞核中呈現(xiàn)明顯的點(diǎn)狀分布特征，而在正常細(xì)胞中這種點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)顯著減小。當(dāng)以具有促氧化效應(yīng)的臨床藥物Elesclomol或Nelfinavir處理腫瘤細(xì)胞后，MBD2的分布模式由點(diǎn)狀轉(zhuǎn)變?yōu)閺浬顟B(tài)，提示腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)的MBD2所形成的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)具有氧化還原敏感性。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，MBD2可發(fā)生液-液相分離，且只有多甲基化修飾高CG含量的長(zhǎng)片段DNA才能顯著增強(qiáng)MBD2的相分離能力，這提示在高甲基化CpG島嶼上可能才會(huì)發(fā)生MBD2的有效凝聚。

通過(guò)體外酶活實(shí)驗(yàn)結(jié)合H3K27ac ChIP-seq和ATAC-seq分析，研究證實(shí)MBD2相分離凝聚體能夠組裝并穩(wěn)定NuRD復(fù)合物，顯著激活NuRD復(fù)合物的去乙酰化酶和染色質(zhì)重塑活性。在MBD2高表達(dá)的癌細(xì)胞中，MBD2-NuRD凝聚體特異性靶向異常高甲基化的抑癌基因啟動(dòng)子區(qū)域，通過(guò)壓實(shí)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)抑制轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)癌細(xì)胞增殖。在MBD2相分離突變體（MBD2^KRR/E）細(xì)胞中，染色質(zhì)可及性明顯增加，抑癌基因表達(dá)恢復(fù)正常，癌細(xì)胞增殖速率顯著降低。

基于腫瘤細(xì)胞中MBD2凝聚體具有氧化還原敏感性這一發(fā)現(xiàn)，研究者篩選確定了MBD2響應(yīng)氧化還原變化的關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)Cys359。促氧化藥物通過(guò)氧化Cys359，導(dǎo)致MBD2的氧化還原敏感結(jié)構(gòu)域（RSD）發(fā)生去折疊，從而破壞了MBD2凝聚體的形成，最終抑制癌細(xì)胞增殖。而在氧化還原敏感突變體（MBD2^C359/A）細(xì)胞中，促氧化藥物抑制腫瘤細(xì)胞增殖的效應(yīng)大大減弱。

該研究系統(tǒng)闡明了在多種腫瘤中異常高表達(dá)的MBD2的作用機(jī)制：MBD2通過(guò)在腫瘤抑制因子啟動(dòng)子區(qū)域高甲基化CpG島上形成相分離凝聚體，進(jìn)而組裝并激活NuRD復(fù)合物，通過(guò)組蛋白去乙?；饔脡簩?shí)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)以抑制轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖。促氧化劑類抗腫瘤藥物可通過(guò)氧化MBD2 C359干擾其相分離，增加染色質(zhì)開(kāi)放性，上調(diào)抑癌基因表達(dá)，從而有效抑制腫瘤生長(zhǎng)。這些結(jié)果提示，在單個(gè)氨基酸精度上特異性干預(yù)相分離過(guò)程，可能成為針對(duì)MBD2相關(guān)腫瘤的一種精準(zhǔn)醫(yī)療策略。

該研究表明，MBD2通過(guò)液-液相分離（LLPS），在各種癌細(xì)胞系中形成動(dòng)態(tài)核凝聚體，對(duì)NuRD復(fù)合物的裝配和染色質(zhì)致密活性施加控制。在宮頸癌細(xì)胞中，MB D2–NuRD凝聚體顯示出抑制含有高甲基化啟動(dòng)子的腫瘤抑制基因，從而促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的增殖。暴露于活性氧物種（ROS）有效地分散MBD2凝聚體并減輕腫瘤細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄抑制，這表明一種有前途的氧化應(yīng)激驅(qū)動(dòng)的MBD2豐富的癌癥治療方法。該研究揭示了MBD2通過(guò)形成相分離凝聚體組裝并激活NuRD復(fù)合物，進(jìn)而阻遏抑癌基因轉(zhuǎn)錄以促進(jìn)癌細(xì)胞增殖的分子機(jī)制，并為MBD2高表達(dá)腫瘤提供了基于氧化還原調(diào)控的靶向治療策略。

（編譯 張瑞軒）