急性紅細(xì)胞白血病（AEL）是白血病（AML）亞型中的一種，在老年人白血病中的占比較高。相對(duì)于其他類(lèi)型的AML，AEL病人有更加poor-risk的細(xì)胞遺傳學(xué)異常和不良的預(yù)后。雖然針對(duì)AEL的外顯子突變位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)已有一些報(bào)道。但是，針對(duì)AEL的完整突變譜發(fā)現(xiàn)還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。研究人員運(yùn)用外顯子組測(cè)序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了AML相關(guān)的高頻突變基因GATA2和CEBPA等突變，為理解急性紅細(xì)胞白血病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程提供了新的證據(jù)。
 

1. 外顯子組測(cè)序篩選AML相關(guān)高頻突變

為了篩選和AML相關(guān)的特異性高頻突變，研究人員對(duì)158個(gè)臨床AEL病人（91個(gè)男性，67個(gè)女性）進(jìn)行了詳細(xì)的臨床分類(lèi)（37個(gè)MDS-AEL，108個(gè)N-AEL，13個(gè)AML-MRC）和細(xì)胞遺傳學(xué)特性分析。然后運(yùn)用全外顯子測(cè)序（由上海伯豪二代測(cè)序平臺(tái)提供），研究人員對(duì)其中的6個(gè)AEL樣本及其remission樣本進(jìn)行了體細(xì)胞突變分析，共發(fā)現(xiàn)了436個(gè)白血病相關(guān)的涉及到288個(gè)基因的非同義突變（428個(gè)錯(cuò)義，8個(gè)無(wú)義突變）。其中，有45個(gè)突變多次出現(xiàn)，包括4個(gè)case出現(xiàn)CEBPA突變，2個(gè)case出現(xiàn)GATA2突變。

接下來(lái)，研究人員在58個(gè)AEL病人中（29個(gè)N-AEL，9個(gè)AML-MRC，13個(gè)MDS-AEL，7個(gè)普通AEL）進(jìn)行了GATA2，CEBPA，NPM1和FLT3-ITD的18個(gè)突變的Sanger測(cè)序驗(yàn)證。結(jié)果顯示，有42個(gè)病人中有17個(gè)攜帶一個(gè)突變，25個(gè)攜帶2個(gè)突變，6個(gè)攜帶3個(gè)突變，3個(gè)攜帶4個(gè)突變。其中，CEBPA突變頻率為32.7%，GATA2突變頻率為22.4%，NPM1突變頻率為15.5%，SETBP1突變頻率為12.1%，U2AF1突變頻率為12.1%。值得注意的是，在AML發(fā)現(xiàn)的突變（IDH1，IDH2和RAS）并沒(méi)有在AEL中出現(xiàn)。
 

GATA2是一個(gè)和造血功能相關(guān)的鋅指轉(zhuǎn)錄因子，在該研究中共有13個(gè)AEL出現(xiàn)突變。分析顯示，這些突變影響7個(gè)不同的氨基酸區(qū)域。其中，10個(gè)病人的突變位于N-terminal ZF1,3個(gè)病人的突變位于轉(zhuǎn)錄激活區(qū)域（Q20H），12個(gè)病人的突變?yōu)殄e(cuò)義突變，其中又有9個(gè)位于DNA-binding N-terminal zinc-finger區(qū)域。

此外，為了探究GATA2與血液病的關(guān)系，研究人員對(duì)253個(gè)non-AEL AML,40個(gè)慢性骨髓白血病，55個(gè)B細(xì)胞白血病和38個(gè)T細(xì)胞白血病人進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果顯示，只有5.5%的non-AEL AML和15%慢性骨髓白血病發(fā)生突變。因此，GATA2是AEL特有的高頻突變。

2. GATA2 ZF1突變模型分析

為了更加深入地理解GATA2突變對(duì)蛋白水平的影響，研究人員對(duì)AEL的GATA2 ZF1突變模型進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，P304，A318，L321，R330區(qū)域是GATA家族蛋白保守區(qū)域，對(duì)DNA-binding功能非常重要。根據(jù)已有對(duì)gata3蛋白晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，研究人員構(gòu)建了3個(gè)gata3蛋白晶體結(jié)構(gòu)（PDB code 4hc9, 4hca and 4hc7B）。結(jié)果顯示，P304, A318, L321和 R330的突變殘基都位于gata2的蛋白表面，是直接與DNA結(jié)合的部位。因此，在這里發(fā)現(xiàn)的GATA2突變削弱了該蛋白與DNA的結(jié)合能力。

3. GATA2突變的功能研究

既然GATA2的突變影響了蛋白與DNA的結(jié)合能力，那么，這種變化對(duì)細(xì)胞的功能有什么影響？研究人員在293T細(xì)胞中共轉(zhuǎn)了GATA-responsive reporter（wild type和mutants）。結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)染mutants時(shí)，轉(zhuǎn)錄活性降低。當(dāng)共轉(zhuǎn)Wt-GATA2和突變R330X-GATA2時(shí)，Wt-GATA2轉(zhuǎn)錄活性顯著降低，暗示著R330X-GATA2包含Wt-GATA2的負(fù)調(diào)控dominant。當(dāng)在小鼠骨髓細(xì)胞32D中過(guò)表達(dá)GATA2突變時(shí)，紅細(xì)胞相關(guān)抗原，Ter-119,β-globin,βh1-globin表達(dá)增加，血紅蛋白positivity增加。因此，該結(jié)果表明，GATA2突變影響了血紅細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程。

本研究通過(guò)外顯子組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)了AEL相關(guān)的特異性體細(xì)胞突變。其中，對(duì)GATA2的大樣本驗(yàn)證及不同類(lèi)型白血病樣本驗(yàn)證，表明其實(shí)AEL所特有的高頻突變。此外，通過(guò)突變轉(zhuǎn)染的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究表明，GATA2的突變影響力紅細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程。該研究為理解急性紅細(xì)胞白血病的發(fā)病機(jī)制提供了新的證據(jù)。

原文出處：Ping N, Sun A, Song Y, et al. Exome sequencing identifies highly recurrent somatic GATA2 and CEBPA mutations in acute erythroid leukemia. Leukemia. 2016