Mol Cell：cPRC1功能失衡导致弥漫性中线神经胶质瘤中的致癌基因抑制

弥漫性中线胶质瘤（Diffuse Midline Glioma, DMG）是一种主要影响儿童和青少年的致命性脑肿瘤，其特征性突变是组蛋白H3的H3K27M突变。这种突变导致多梳抑制复合体2（PRC2）介导的H3K27三甲基化（H3K27me3）水平显著降低。尽管PRC2在DMG细胞中至关重要，但其下游的具体分子机制尚不清楚。PRC2通过其下游的多梳抑制复合体1（PRC1）来调控基因表达，而PRC1的多种亚型在基因沉默中发挥着重要作用。然而，PRC1在DMG中的具体作用及其与PRC2的相互关系尚未完全阐明。

近日，国际权威期刊Molecular Cell上在线发表了题为“A specific form of cPRC1 containing CBX4 is coopted to mediate oncogenic gene repression in diffuse midline glioma”的最新研究成果，该研究揭示了在H3K27M突变的DMG中，一种特定的规范PRC1（cPRC1）复合体，包含CBX4和PCGF4，是介导癌基因抑制的关键因素。H3K27M突变改变了H3K27me3的分布，导致CBX4-PCGF4-cPRC1复合体在染色质上的结合增加，从而加剧了癌基因的抑制。研究还发现，CBX4的中心区域促进了其与PCGF4特异性结合，形成特定的cPRC1复合体。这些发现不仅揭示了H3K27me3分布的改变与PRC1功能失衡之间的联系，还为这种无法治愈的儿童脑癌提供了潜在的治疗机会。

研究人员首先通过免疫沉淀结合质谱（IP-MS）技术分析了PRC2的组成，并开发了一个针对PRC2所有11个成员的饱和CRISPR-Cas9文库。结果显示，只有PRC2的核心酶活性成员（EZH2、SUZ12和EED）在DMG细胞中被显著耗尽，而其他非核心成员则没有这种现象。这表明，PRC2的酶活性对于维持DMG细胞的生长至关重要。此外，通过功能恢复实验和体内异种移植实验进一步证实了EZH2/PRC2功能在DMG中的重要性。

研究人员通过全基因组CRISPR-Cas9筛选实验，发现CBX4和PCGF4是DMG细胞中功能上不可或缺的cPRC1成员。尽管CBX4和PCGF4在DMG细胞中仅占cPRC1复合体的不到5%，但它们在基因抑制中发挥着关键作用。通过一系列的基因敲除实验，研究人员发现，只有CBX4的敲除能够显著改变基因表达，而其他CBX家族成员（如CBX2和CBX8）则没有这种效果。这表明CBX4/PCGF4-cPRC1复合体在DMG中具有非冗余的基因抑制功能。

研究人员利用CUT&RUN-Rx技术，定量分析了DMG细胞中PRC1/2复合体在染色质上的结合动态。结果显示，在H3K27M突变的DMG细胞中，CBX2、CBX4和PCGF4的结合显著增加，而CBX8和PCGF2的结合则有所减少。这种变化与H3K27me3的分布密切相关，表明H3K27me3的改变可能是导致cPRC1结合动态变化的驱动因素。此外，研究人员还通过体外实验验证了这一现象，进一步证实了H3K27me3分布的改变对cPRC1结合的影响。

研究人员通过CRISPR扫描筛选实验，发现CBX4的中心区域（氨基酸220-370）对于其在DMG细胞中的功能至关重要。这一区域的缺失会导致CBX4与PCGF4的结合减少，而与PCGF2和其他PHC亚基的结合增加。这表明CBX4的中心区域促进了其与PCGF4的特异性结合，从而影响了cPRC1复合体的组成和功能。

综上所述，该研究揭示了在H3K27M突变的DMG中，特定的CBX4/PCGF4-cPRC1复合体在基因抑制中发挥着关键作用。H3K27me3分布的改变导致了cPRC1复合体结合的动态变化，进而加剧了癌基因的抑制。此外，CBX4的中心区域对于其与PCGF4的特异性结合至关重要。这些发现不仅为理解DMG的分子机制提供了新的视角，还为开发针对这种致命性儿童脑癌的新型治疗方法提供了潜在的靶点。未来的研究可以进一步探索CBX4/PCGF4-cPRC1复合体在其他癌症中的作用，并开发针对这一复合体的特异性抑制剂，以期为DMG患者带来新的希望。

图 本研究模式图

原始出处：

A specific form of cPRC1 containing CBX4 is co-opted to mediate oncogenic gene repression in diffuse midline glioma. Mol Cell. 2025 May 14:S1097-2765(25)00405-8. doi: 10.1016/j.molcel.2025.04.026. Epub ahead of print. PMID: 40403727.