点评
李丕龙（清华大学）
基因表达的精准调控是保证正常发育和维持组织稳态的基础。异常的基因表达成为多种疾病的致病原因。目前已知许多基因调控蛋白（如转录因子、组蛋白、表观调控蛋白等）在肿瘤中频繁突变，且这些突变能够驱动原癌基因表达，但是具体的分子机制在很多情况下依然不清楚。近年来，越来越多的研究表明某些基因调控蛋白（如RNA聚合酶II、Mediator，BRD4等）可以通过各自的无序区域（IDR）在体外条件下发生液-液相分离，并且在细胞内可以形成局部高浓度的凝聚体（condensates）。尽管转录凝聚体的发现对人们理解转录机器的组装提供了新的分子框架，目前尚不清楚转录凝聚体如何在细胞内源条件下形成，它们的形成和功能之间是否有直接因果关系，以及它们是否在疾病中受到异常调控。凝聚体在基因转录中的功能证据之所以匮乏，原因之一是缺乏高度特异性的手段去诱导或者打破凝聚体在内源靶基因上的形成来进行严谨的功能研究。
年10月，宾夕法尼亚大学万里玲实验室与清华大学李海涛实验室等合作在MolecularCell杂志发表了封面文章HotspotmutationsinthestructuredENLYEATSdomainlinkaberranttranscriptionalcondensatesandcancer。文章中，作者揭示了表观调控蛋白ENL的癌症突变可以诱发异常凝聚体在内源靶基因上形成并阐明了其分子机制，并且通过大量系统的突变和功能实验有力证明了凝聚体形成在基因表达中的直接作用。另外，作者还发现了随着ENL突变体表达量的升高，靶基因上的凝聚体会演变为游离于染色质的较大液滴状，并且失去基因调控功能。这些发现为转录凝聚体形成的分子机制和功能以及它们在疾病中的作用提供了新见解和重要证据。
年，万里玲和合作者以及其他研究组在Nature报道了ENL作为一种新型的表观阅读器，通过其YEATS结构域“读取”靶基因处组蛋白乙酰化修饰，进而促进基因表达并且维持白血病的恶性更新和增殖(详见Bioart报道:Nature背靠背发文揭示ENL参与急性白血病发病新机制)。基于这项研究，万里玲团队最近在CancerDiscovery报道了ENLYEATS小分子抑制剂在治疗急性白血病中的潜能（详见BioArtMED报道：CancerDiscovery丨万里玲团队开发靶向乙酰化组蛋白“阅读器”的新型小分子治疗急性髓系白血病）。除了野生型ENL外，万里玲以及合作者还发现在儿科肾癌Wilmstumour病人中,ENLYEATS常发生hotspot突变。这些突变增强ENL在靶基因的富集，促进靶基因的激活，从而破坏发育过程中正常的细胞命运控制(详见Bioart报道:Nature
万里玲博士等揭示乙酰化组蛋白“阅读器”突变导致细胞命运异常)。
在最新的文章中，作者想要揭示这些突变是如何导致ENL在靶基因上富集的。肿瘤中发现的8种ENL突变都集中在YEATS结构域（T1-T8），并且均为杂合、体细胞突变。为了模拟这一特征，作者在肾细胞系中表达了与内源水平相近的野生型和突变型Flag-ENL。在内源表达水平下，ENL突变体（T1-T8）可以形成亚微米级（~nm）的凝聚体，而且这些凝聚体与靶基因（e.g.,HOXA11/13）的新生RNA共定位。另外，与野生型相比，肿瘤突变增加了ENL在靶基因处的富集并增强了其转录活性。
那么凝聚体的形成是否是ENL肿瘤突变诱导基因过表达的原因呢？为了回答这个问题，作者首先需要阐明凝聚体形成的分子机制。ENL突变（T1-T8）集中在YEATS结构域的β8strand/loopL8处，且根据突变类型，这些突变可以分为插入型（T1、T4、T7、T8，插入三个氨基酸）和缺失型（T2、T3、T5、T6，失去两个脯氨酸“PP”）。作者猜想这些突变可能引起了YEATS的结构改变。为了验证这一猜想，作者解析了4个突变体的YEATS晶体结构（插入型：T1和T4；缺失型：T2和T3）。结果发现，与野生型相比，这些突变体可诱导一致的构象改变，尤其是8strand延长。通过结构分析、体外相分离液滴形成和体内细胞成像实验，作者发现肿瘤突变可增强原本微弱的YEATS-YEATSself-association。为了进一步证明肿瘤突变造成的8strand延长在凝聚体形成中起作用，作者根据结构推断和解析，在肿瘤突变体中引入一个点突变（T1_HP）将8strand长度恢复到野生型水平。这一点突变几乎彻底消除了肿瘤突变引起的凝聚体以及靶基因过表达。这些发现首次表明了蛋白“有序”结构域的癌症突变可以诱导异常凝聚体在体内形成，也为证实凝聚体与转录功能之间的因果关系提供了强有力的证据。
通过构建一系列的截短体，作者发现除了YEATS结构域，ENL蛋白的其他区域，包括中间的IDR和C末端AHD，对凝聚体的形成也很重要。目前已知很多蛋白的相分离依赖于IDR。作者首先着重分析了ENLIDR的序列特征，发现其富含丝氨酸，且根据氨基酸电荷属性，ENLIDR可以分成富含正电荷的IDR1和富含负电荷的IDR2。根据这些特征，作者构建了多个IDR1/2截短体以及电荷和丝氨酸的突变体。有意思的是，这些突变揭示了IDR1和IDR2在凝聚体形成中发挥着不同但互补的作用：IDR1调控凝聚体的初始形成，而IDR2调控凝聚体的大小。更重要的是，针对IDR特征设计的一系列人工突变减弱了凝聚体的形成频率或大小，同时也抑制了肿瘤突变引起的异常转录功能。这些发现再次证实了异常转录凝聚体与功能之间的因果关系。
此外，ENL通过其AHD区域与多个转录调控因子（superelongation
