开放获取条件下FET融合癌蛋白富集SWI/SNF复合物亚型及其相互作用伙伴的机制研究

本研究针对FET融合癌蛋白如何通过调控SWI/SNF染色质重塑复合物的组成与相互作用网络影响肿瘤发生这一关键科学问题，通过免疫沉淀-定量质谱联用技术结合多组学分析，首次系统揭示了黏液样脂肪肉瘤（MLS）和尤文肉瘤（EWS）中SWI/SNF复合物亚型分布、相互作用因子及表观遗传特征的差异性，证实FET癌蛋白通过与完整功能的SWI/SNF复合物协同作用驱动肿瘤特异性转录程序，为靶向染色质重塑过程的治疗策略提供了重要理论依据。

　　

在肿瘤生物学研究领域，FET（FUS、EWSR1和TAF15）家族基因融合事件犹如一把神秘的钥匙，开启了多种肉瘤和白血病的发展之门。其中最具代表性的是携带FUS::DDIT3融合基因的黏液样脂肪肉瘤（MLS）和存在EWSR1::FLI1融合的尤文肉瘤（EWS）。这些融合癌蛋白具有独特的分子结构：N端含有富含SYGQ重复序列的内在无序区（IDR），能够介导蛋白质相互作用甚至发生液-液相分离；C端则来自不同转录因子，提供DNA结合能力。尽管科学家们已经知道这些癌蛋白会与SWI/SNF染色质重塑复合物发生相互作用，但这种相互作用如何影响复合物的组成、功能以及最终导致肿瘤发生的精确机制，仍然笼罩在迷雾之中。

SWI/SNF复合物是细胞内重要的染色质重塑机器，利用ATP水解能量改变核小体结构，直接影响基因转录、复制和修复过程。它由约10-15个亚基组成，编码基因达29个，能够形成三种主要亚型：经典BAF（cBAF）、Polybromo关联BAF（PBAF）和GLTSCR1/1L关联BA（GBAF，又称ncBAF）。这些复合物通过与特定转录因子合作，在组织发育和细胞分化中发挥关键作用。有趣的是，虽然约20%的人类肿瘤存在SWI/SNF组分突变，但FET肉瘤通常保持这些基因的完整性，而是通过FET融合癌蛋白与SWI/SNF复合物的相互作用引发功能异常。

为了解决这一科学问题，瑞典哥德堡大学的研究团队开展了一项综合性研究，成果发表在《Cellular & Molecular Biology Letters》期刊上。研究人员采用免疫沉淀与定量质谱（IP-QMS）技术结合染色质可及性测序（ATAC-seq）和转录组测序（RNA-seq）等多组学方法，系统分析了MLS和EWS细胞中SWI/SNF复合物的组成特征、相互作用网络及其对表观遗传景观的影响。

研究团队首先建立了定量分析策略，通过针对BRG1（SMARCA4，SWI/SNF复合物的核心ATP酶亚基）的免疫沉淀捕获全部SWI/SNF复合物，或通过针对DDIT3的免疫沉淀特异性富集与FUS::DDIT3融合蛋白结合的SWI/SNF复合物。利用TMT标记定量质谱技术，他们比较了MLS和EWS细胞中SWI/SNF复合物的组成差异，并评估了FUS::DDIT3结合对复合物组成和相互作用的影响。同时，通过ATAC-seq和RNA-seq技术描绘了两种肉瘤的染色质开放性和基因表达图谱，并通过甘油梯度沉降实验和免疫荧光共定位分析对关键发现进行了验证。

SWI/SNF复合物在MLS和EWS中呈现差异化组成

研究发现，MLS和EWS细胞中的SWI/SNF复合物具有显著不同的亚基组成。在检测的29种SWI/SNF组分中，10种存在显著差异，主要体现在亚基旁系同源物的选择性使用上。MLS细胞中BCL7B和SS18L1更为富集，而EWS细胞则偏好使用BCL7A和SS18。更重要的是，MLS细胞含有更多的GBAF复合物，其特异性成分GLTSCR1和BRD9在MLS中的富集程度平均比EWS高1.4倍。这种组成差异可能直接影响SWI/SNF复合物的基因组定位偏好，因为已知GBAF主要结合于CTCF区域和启动子区，cBAF偏好增强子区域，而PBAF则同时结合启动子和基因体区域。

SWI/SNF复合物采用不同的相互作用网络

研究揭示了两种肉瘤中SWI/SNF复合物与完全不同系列的转录因子相互作用。在MLS细胞中，68种转录因子显示与SWI/SNF的结合增强，包括RUNX1、FOSL2、TEAD1、JUN和JUND等已知的DDIT3二聚化伴侣，主要属于碱性亮氨酸拉链（bZIP）、TEA、SAND、AT hook和STAT家族。相反，在EWS细胞中，26种转录因子表现出更强的相互作用，包括HOXD11、SOX6、POU3F1、FOXP1和HMGN3等，主要涉及HMG/SOX和同源框结构域家族。这些差异表明SWI/SNF复合物在不同FET肉瘤类型中采用了截然不同的转录调控网络。

MLS和EWS具有 distinct 染色质可及性和基因表达模式

ATAC-seq分析显示，MLS和EWS细胞仅有约30%的开放染色质区域是共享的。在52，036个差异开放区域中，61%在MLS中更为开放，39%在EWS中更为开放。这些区域主要位于内含子或远端基因间区域，而非启动子区域。有趣的是，MLS中最高度富集的转录因子结合 motif 是JUN/FOS（已知的DDIT3二聚化伴侣），而EWS中则是EWSR1::FLI1融合蛋白本身。基因表达分析发现，MLS中1，030个上调基因与细胞迁移、生物粘附和间充质乳腺癌特征相关，而EWS中814个上调基因则与神经发生和细胞信号过程相关联。

FUS::DDIT3结合的SWI/SNF复合物富含PBAF和GBAF组分

通过比较DDIT3 IP（富集FUS::DDIT3结合的SWI/SNF）和BRG1 IP（全部SWI/SNF复合物），研究发现FUS::DDIT3结合并不引起任何SWI/SNF核心组分的丢失或复合物结构的破坏。相反，FUS::DDIT3结合的复合物显著富集了PBAF和GBAF亚型特异性成分（平均富集1.6倍），表明FUS::DDIT3更倾向于与完全组装的PBAF和GBAF复合物相互作用。单细胞RNA测序分析证实，MLS细胞中同时存在所有三种SWI/SNF亚型，且大多数细胞同时表达多个亚型的组分。

FUS::DDIT3增强相互作用伙伴的招募

研究发现，与FUS::DDIT3结合的SWI/SNF复合物相比普通SWI/SNF复合物，其相互作用蛋白质平均富集2.3倍。这包括已知的FUS::DDIT3和SWI/SNF相互作用伙伴，如正常的FET蛋白（FUS、EWSR1和TAF15）、BRD4、EZH2和STAT3。特别是，88%的已知BRG1相互作用因子和97%的SWI/SNF结合转录因子在FUS::DDIT3结合的复合物中更为富集。免疫荧光实验证实了FUS::DDIT3与多种SWI/SNF组分（BRG1、ARID1A、ARID2和GLTSCR1L）及相互作用伙伴（FUS、BRD4、CEBPβ、EZH2、JUN和STAT3）的共定位。

研究结论与意义

本研究系统阐明了FET融合癌蛋白通过影响SWI/SNF复合物组成和相互作用网络驱动肿瘤发生的分子机制。研究发现MLS和EWS具有不同的SWI/SNF复合物组成、亚型分布和相互作用因子，这可能是导致这两种肉瘤表现出不同基因表达程序和临床特征的重要原因。特别重要的是，研究证实FUS::DDIT3并不破坏SWI/SNF复合物的完整性，而是倾向于与完全组装的PBAF和GBAF亚型结合，并大幅增强与多种相互作用因子（包括转录因子和表观遗传调节因子）的招募。

这些发现对FET肉瘤的靶向治疗策略具有重要启示。研究表明，针对特定SWI/SNF亚型或相互作用伙伴的治疗方法可能对FET肉瘤有效。例如，MLS细胞中GBAF复合物的富集和BRD4的强相互作用提示针对这些靶点的治疗可能具有潜力。同时，研究发现的肿瘤类型特异性转录因子网络为开发更精准的治疗方案提供了理论基础。

该研究不仅增进了我们对FET肉瘤发病机制的理解，也为针对染色质重塑过程的癌症治疗提供了新的视角。通过揭示FET融合癌蛋白如何"劫持"正常的染色质重塑机器并改变其功能特性，这项研究为未来开发针对SWI/SNF复合物的治疗方法奠定了坚实的科学基础。