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肿瘤发生的其中一个重要步骤是消除复制性衰老【1-2】。端粒的延长会增加复制能力。在黑色素瘤中，TERT启动子的体细胞突变是一种常见的机制，约有75%的黑色素瘤病人体内发现存在TERT启动子突变【3-4】。TERT是端粒酶的催化组分，尽管获得TERT启动子突变，但这并不不足以维持复制过程中端粒的长度，说明黑色素瘤中可能还存在的其他的突变通过与TERT启动子突变的共同作用，帮助维持端粒的长度从而实现永生。为了揭开其中的机制，美国匹兹堡Dorothy P. 与Richard P. Simmons医学中心Jonathan K. Alder研究组与美国圣克鲁兹基因组研究所Carol W. Greider研究组在Science合作发文题为TPP1 promoter mutations cooperate with TERT promoter mutations to lengthen telomeres in melanoma，发现编码TPP1基因的ACD启动子突变与TERT启动子突变共同发生，从而延长端粒维持黑色素瘤的永生。为了确定癌细胞中端粒维持的新机制，作者们试图分析发生在端粒相关基因中的体细胞突变。作者们检测了来自ICGC联盟中黑色素瘤中端粒相关基因的体细胞突变。TPP1以及POT1是覆盖端粒的保护膜复合体的组成部分，黑色素瘤中曾经报道过相关的突变【5-7】。作者们通过对749个黑色素瘤样本进行分析，发现编码TPP1基因的ACD保守区域内存在反复出现的体细胞变异，该基因与典型的启动子相关的组蛋白标记共定位（图1）。TPP1有两种亚型，长亚型TPP1-L以及短亚型TPP1-S，其中N端具有86个氨基酸的差异。为了确定是哪种TPP1在黑色素瘤中表达，作者们检查了12个黑色素瘤细胞系以及61个解剖黑色素瘤样本的RNA-seq数据库，发现TPP1-S是唯一表达的亚型。进一步地通过克隆表达TPP1整个基因组区域，作者们发现TPP1与端粒蛋白TRF1共定位（图1）。进一步地，作者们想知道TPP1启动子区域的突变是如何决定功能性后果的。通过对突变区域的基序分析，作者们发现这一突变会造成一个新的TFIID结合位点，该位点与注释的TPP1 mRNA转录起始位点是共定位的。另外，作者们从广泛的癌症基因表达数据库中发现TPP1上调表达，并且同时存在高频率的TERT启动子突变。因此，作者们的结果证实TPP1启动子突变后会被ETS（E-twenty-six）转录因子激活，促进TPP1的表达。随后在细胞系中实验证实TPP1表达的增加会促进端粒的延长。随后作者们对TERT启动子突变与TPP1启动子突变的共同影响进行鉴定，发现TERT以及TPP1的共同过表达是协同作用的，比TERT单独过表达对于端粒的延长作用更加明显。最后，作者们想知道TERT与TPP1启动子共同突变在癌症中出现的概率。在深度测序的皮肤黑色素瘤数据库中，作者们对139个样本进行了TERT和TPP1启动子变体的评估，发现除一例外，在所有病例中均发现TERT和TPP1启动子变体同时存在。因此，TPP1启动子区域的突变应该就是与TERT启动突变合作导致黑色素瘤永生的原因。总的来说，作者们的工作发现TERT启动子区域突变与TPP1启动子突变协同作用促进黑色素瘤端粒的维持，从而导致黑色素瘤细胞的永生。这一发现有助于理解端粒延长和细胞永生的新分子途径，具有重要的预后参考价值，同时提示癌症患者和端粒缩短疾病患者可能的治疗方法的发展。这一工作发现多种非编码突变可以协同实现癌细胞不死的机制，并且强调了非编码突变对癌症发展的贡献的重要性。 原文链接： http:///10.1126/science.abq0607 1. N. W. Kim et al., Science 266, 2011–2015 (1994). 2. D. Hanahan, R. A. Weinberg, Cell 144, 646–674 (2011) 3. F. W. Huang et al., Oncogenesis 4, e176 (2015). 4. F. W. Huang et al., Science 339, 957–959 (2013). 5. C. D. Robles-Espinoza et al., Nat. Genet. 46, 478–481 (2014). 6. L. G. Aoude et al., J. Natl. Cancer Inst. 107, dju408 (2014). 7. J. Shi et al., Nat. Genet. 46, 482–486 (2014).
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