外顯子測序發現急性紅細胞白血病新突變
急性紅細胞白血病（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。相對于其他類型的AML，AEL病人有更加poor-risk的細胞遺傳學異常和不良的預后。雖然針對AEL的外顯子突變位點發現已有一些報道。但是，針對AEL的完整突變譜發現還沒有相關報道。研究人員運用外顯子組測序技術，發現了AML相關的高頻突變基因GATA2和CEBPA等突變，為理解急性紅細胞白血病的發生發展過程提供了新的證據。
1. 外顯子組測序篩選AML相關高頻突變
為了篩選和AML相關的特異性高頻突變，研究人員對158個臨床AEL病人（91個男性，67個女性）進行了詳細的臨床分類（37個MDS-AEL，108個N-AEL，13個AML-MRC）和細胞遺傳學特性分析。然后運用全外顯子測序（由上海伯豪二代測序平臺提供），研究人員對其中的6個AEL樣本及其remission樣本進行了體細胞突變分析，共發現了436個白血病相關的涉及到288個基因的非同義突變（428個錯義，8個無義突變）。其中，有45個突變多次出現，包括4個case出現CEBPA突變，2個case出現GATA2突變。
接下來，研究人員在58個AEL病人中（29個N-AEL，9個AML-MRC，13個MDS-AEL，7個普通AEL）進行了GATA2，CEBPA，NPM1和FLT3-ITD的18個突變的Sanger測序驗證。結果顯示，有42個病人中有17個攜帶一個突變，25個攜帶2個突變，6個攜帶3個突變，3個攜帶4個突變。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發現的突變（IDH1，IDH2和RAS）并沒有在AEL中出現。
GATA2是一個和造血功能相關的鋅指轉錄因子，在該研究中共有13個AEL出現突變。分析顯示，這些突變影響7個不同的氨基酸區域。其中，10個病人的突變位于N-terminal ZF1,3個病人的突變位于轉錄激活區域（Q20H），12個病人的突變為錯義突變，其中又有9個位于DNA-binding N-terminal zinc-finger區域。
此外，為了探究GATA2與血液病的關系，研究人員對253個non-AEL AML,40個慢性骨髓白血病，55個B細胞白血病和38個T細胞白血病人進行了檢測。結果顯示，只有5.5%的non-AEL AML和15%慢性骨髓白血病發生突變。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突變對蛋白水平的影響，研究人員對AEL的GATA2 ZF1突變模型進行了分析。結果顯示，P304，A318，L321，R330區域是GATA家族蛋白保守區域，對DNA-binding功能非常重要。根據已有對gata3蛋白晶體結構的發現，研究人員構建了3個gata3蛋白晶體結構（PDB code 4hc9, 4hca and 4hc7B）。結果顯示，P304, A318, L321和 R330的突變殘基都位于gata2的蛋白表面，是直接與DNA結合的部位。因此，在這里發現的GATA2突變削弱了該蛋白與DNA的結合能力。
3. GATA2突變的功能研究
既然GATA2的突變影響了蛋白與DNA的結合能力，那么，這種變化對細胞的功能有什么影響？研究人員在293T細胞中共轉了GATA-responsive reporter（wild type和mutants）。結果顯示，轉染mutants時，轉錄活性降低。當共轉Wt-GATA2和突變R330X-GATA2時，Wt-GATA2轉錄活性顯著降低，暗示著R330X-GATA2包含Wt-GATA2的負調控dominant。當在小鼠骨髓細胞32D 中過表達GATA2突變時，紅細胞相關抗原，Ter-119,β-globin,βh1-globin表達增加，血紅蛋白positivity增加。
因此，該結果表明，GATA2突變影響了血紅細胞的發育過程。
本研究通過外顯子組測序，發現了AEL相關的特異性體細胞突變。其中，對GATA2的大樣本驗證及不同類型白血病樣本驗證，表明其實AEL所特有的高頻突變。此外，通過突變轉染的細胞實驗研究表明，GATA2的突變影響力紅細胞的發育過程。該研究為理解急性紅細胞白血病的發病機制提供了新的證據。
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
