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骨肉瘤（Osteosarcoma）是骨骼中出现的原发性恶性肿瘤，在青少年和儿童中发病率最高。未发生转移的骨肉瘤患者的5年存活率为60%-70%，但是病人体内发生转移后这一数字将降低至20%【1,2】。但是目前关于骨肉瘤转移的具体分子的研究还很不清楚。2020年6月1日，中山大学康铁邦研究组、苏州大学陈坚研究组与中山大学附属第一医院沈靖南研究组在Nature Cell Biology发文题为Chromosomal translocation-derived aberrant Rab22a drives metastasis of osteosarcoma，鉴定出了外显子-内含子融合基因产物Rab22a-NeoFs对于骨肉瘤的肺转移过程起着非常关键的作用，为肺转移的骨肉瘤患者提供了可能的治疗策略。
骨肉瘤的遗传学特征是体细胞基因组不稳定，通常表现为染色体碎裂（Chromothripsis）、非整倍体的出现以及染色体重排等等【3-6】。由于频繁的染色体重排产生的结构变异导致了骨肉瘤的遗传变异，进而导致功能不同的短截片段或者是融合蛋白的产生，其中包括TP53、ATRX等关键抑癌基因的失活。虽然靶向许多融合蛋白的方案已经成功应用于治疗其他类型的癌症，但是目前在骨肉瘤的治疗中还未见靶向短截片段或者融合蛋白的临床方案。
一直以来，对于骨肉瘤等肿瘤样本中RNA序列的分析所用的主流算法都会过滤掉涉及内含子的结构变异，这意味着与很多非编码RNA产生的融合蛋白与骨肉瘤转移情况之间的关系可能被忽略了。然而，染色体重排可以导致融合蛋白具有潜在促进转移的能力7。由于重组位点的变化，包括外显子-外显子和外显子-内含子融合在内的变异可在单个基因上发生，对疾病进展产生复杂的后果。为了找到可能对骨肉瘤转移发生关键作用的融合蛋白，作者们使用opHat-fusion以及SQUID这两种可以保留外显子-内含子融合的信息进行检测。通过此两种算法，作者们鉴定得到了6个与RAB22A相关的融合转录本称为RAB22A-NeoF1-6，所有六个转录本中均包含RAB22A中前两个外显子，编码了Rab22a全长中的38个氨基酸（图1）。
图1 骨肉瘤样本中外显子-内含子融合转录本RAB22A-NeoF1-6从骨肉瘤患者的样本中，作者们发现有5.4%（2/37）的样本中呈现RAB22A-NeoF融合转录本阳性。由于RAB22A-NeoF1-6中都包含片段Rab22a1-38，说明此38个氨基酸对于促进骨肉瘤转移可能具有非常关键的作用。在表达Rab22a1-38后，作者们发现骨肉瘤细胞系中细胞迁移和侵袭性明显提高，但是对于细胞增殖能力没有什么明显的影响。而且，作者们还发现片段Rab22a1-38在多种癌症细胞样品中都会出现。另外，由于RAB22A-NeoF1在体内的功能更明显，所以随后的研究集中在RAB22A-NeoF1上。作者们发现，在敲低内源的Rab22a-NeoF1后，细胞的迁移能力和侵袭能力均出现明显的降低；而重新表达Rab22a-NeoF1后，这一降低表型能够被完全拯救。
进一步地，作者们想找出Rab22a-NeoF1驱动骨肉瘤发生肺转移的具体机制。通过串联亲和纯化-质谱实验，作者们鉴定得到了Rab22a-NeoF1的蛋白质相互作用组。其中，鉴定得到的Rho家族蛋白在肿瘤转移过程中发挥着非常关键的作用【8】。通过一系列生化和动物实验，作者们发现Rab22a-NeoF1通过激活RhoA促进骨肉瘤的肺转移。另外，作者们还发现，Rab22a-NeoF1是通过组成型结合非经典鸟嘌呤交换因子SmgGDS-607带负电的区域来激活RhoA的。
通过对Rab22a-NeoF1中片段Rab22a1-38进行短截分析后，作者们发现Rab22a中片段1-10对于促进骨肉瘤细胞的迁移、侵袭能力以及粘附能力的影响是非常关键的。Rab22a-NeoF1中的氨基酸1-10中包含两个带正电的氨基酸Arg4以及 Lys7，这两个位点对于与SmgGDS-607带负电的区域的相互作用是必须的。有研究表明在Rab22a全长蛋白结构中，Lys7被封锁在蛋白质内部【9】。但是在Rab22a-NeoF1中，由于短截片段或者是蛋白质折叠偏好的变化，Arg4以及 Lys7会暴露在表面上。这可能是Rab22a-NeoF1能够促进肺转移的机制。同时，作者们通过合成肽段阻断Rab22a-NeoF1与SmgGDS-607之间的相互作用，发现该相互作用界面可以作为骨肉瘤肺转移的治疗靶点。
图2 该类融合蛋白促进骨肉瘤肺转移的作用模式图总的来说，该工作将先前报道中一直忽略的外显子-内含子融合的蛋白与骨肉瘤转移之间建立起了新颖的因果关系，发现Rab22a-NeoF1融合蛋白通过结合SmgGDS-607促进RhoA的激活（图2），引发骨肉瘤细胞迁移能力和侵袭能力的提高，促进骨肉瘤肺转移的发生。该研究有望为骨肉瘤患者提供潜在的治疗策略。
据悉，中山大学肿瘤防治中心廖丹副研究员、钟理博士后、中山大学附一院尹军强主任医师为共同第一作者；中山大学肿瘤防治中心康铁邦教授、苏州大学陈坚教授、中山大学附一院沈靖南教授为共同通讯作者。
参考文献
1.Rosenberg, A. E. WHO Classification of Soft Tissue and Bone, fourth edition: summary and commentary. Curr Opin Oncol 25, 571-573, doi:10.1097/01.cco.0000432522.16734.2d (2013).
2.Valery, P. C., Laversanne, M. & Bray, F. Bone cancer incidence by morphological subtype: a global assessment. Cancer Causes Control 26, 1127-1139, doi:10.1007/s10552-015-0607-3 (2015).
3.Kovac, M. et al. Exome sequencing of osteosarcoma reveals mutation signatures reminiscent of BRCA deficiency. Nat Commun 6, 8940, doi:10.1038/ncomms9940 (2015).
4.Lorenz, S. et al. Unscrambling the genomic chaos of osteosarcoma reveals extensive transcript fusion, recurrent rearrangements and frequent novel TP53 aberrations. Oncotarget 7, 5273-5288, doi:10.18632/oncotarget.6567 (2016).
5.Stephens, P. J. et al. Massive genomic rearrangement acquired in a single catastrophic event during cancer development. Cell 144, 27-40, doi:10.1016/j.cell.2010.11.055 (2011).
6.Kansara, M., Teng, M. W., Smyth, M. J. & Thomas, D. M. Translational biology of osteosarcoma. Nat Rev Cancer 14, 722-735, doi:10.1038/nrc3838 (2014).
7.Singh, D. et al. Transforming fusions of FGFR and TACC genes in human glioblastoma. Science 337, 1231-1235, doi:10.1126/science.1220834 (2012).
8.Sahai, E. & Marshall, C. J. RHO-GTPases and cancer. Nat Rev Cancer 2, 133-142, doi:10.1038/nrc725 (2002).
9.Eathiraj, S., Pan, X., Ritacco, C. & Lambright, D. G. Structural basis of family-wide Rab GTPase recognition by rabenosyn-5. Nature 436, 415-419, doi:10.1038/nature03798 (2005).
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