撰文| Qi

兒童彌漫性中線膠質瘤（DMG）是一種高度侵襲性的腦腫瘤，主要發生在兒童和青少年中，預后極差，目前尚無有效治療方法。這類腫瘤的典型特征是組蛋白 H3 的 K27M 突變（ H3K27M ），該突變導致 H3K27 三甲基化（ H3K27me3 ）水平降低，進而影響基因表達調控。盡管 H3K27me3 水平整體下降，但研究發現，多梳抑制復合物 2 （ PRC2 ）在 DMG 細胞中仍然不可或缺。 PRC2 通過催化 H3K27me3 修飾，招募經典多梳抑制復合物 1 （ cPRC1 ），進而抑制靶基因表達【1-3】。然而， H3K27M 突變如何改變 PRC1/PRC2 的功能，以及哪些特定復合物在腫瘤發生中起關鍵作用 仍然未知 。

2025 年 5 月 21 日，來自愛爾蘭都柏林圣三一大學的Gerard L. Brien團隊在Molecular Cell雜志上發表了一篇題為A specific form of cPRC1 containing CBX4 is co-opted to mediate oncogenic gene repression in diffuse midline glioma的文章，他們 通過全基因組 CRISPR 篩選、蛋白質組學、染色質圖譜分析等手段，揭示了CBX4-PCGF4-cPRC1復合物在DMG中的獨特作用，為開發靶向CBX4/PCGF4的治療策略提供了新思路。

該團隊 首先通過免疫沉淀 - 質譜（ IP-MS ）分析了 DMG 細胞中 PRC2 的組成 ， 發現 PRC2 的核心 組分 （ EZH2 、 SUZ12 、 EED ）在 DMG 細胞中高度富集，而非核心 組分 如 EZH1 則未被檢測到 。 為了驗證 PRC2 的功能依賴性， 他們 設計了 一個 CRISPR-Cas9 tiling 文庫 ，靶向 在 DMG 中鑒定的 所有 11 個 PRC2 成員 ， 結果顯示，僅靶向 EZH2 、 SUZ12 和 EED 的 sgRNA 顯著減少，而靶向其他成員的 sgRNA 影響較小。進一步實驗證實， EZH2 的酶活性對 DMG 細胞的存活至關重要 ， EZH2 敲除顯著抑制腫瘤生長并延長 DMG 小鼠生存期 。 此外， EZH2 抑制僅在 H3K27M 突變細胞中引起 PRC2 靶基因（如 ZIC1 、 POU4F1 ）的表達上調，表明 PRC2 的活性在 DMG 中維持致癌基因抑制。

通過全基因組 CRISPR 篩選， 該團隊 發現 CBX4 和 PCGF4 是 DMG 細胞的頂級依賴基因。與其他 CBX 和 PCGF 家族成員不同，僅 CBX4 和 PCGF4 的缺失會顯著抑制 DMG 細胞生長。值得注意的是， CBX4 的依賴性僅在 H3K27M 突變細 胞中觀察到，而在野生型 H3 的膠質瘤細胞中未出現。此外， CBX4 敲除顯著降低 DMG 細胞的成瘤能力，表明其在腫瘤發生中的關鍵作用。盡管 CBX4 具有 SUMO 連接酶活性，但實驗證明 DMG 細胞不依賴該活性，提示 CBX4 的功能主要依賴于其與 cPRC1 的結合。

為了確定對 CBX4 和 PCGF4 的依賴是否反映了它們是 DMG 中 cPRC1 的主要成員， 該團隊 對 DMG 細胞中的 RING1B （ vPRC1 和 cPRC1 的核心亞基 ） 進行了內源 IP-MS 分析，發現 DMG 細胞中存在多種 cPRC1 復合物，但 CBX4 僅占 CBX 蛋白總量的 1.8%-3.7% ， 而 PCGF4 IP-MS 結果 顯示 CBX4 在 PCGF4 復合物中的比例顯著提高，表明 CBX4 更傾向于與 PCGF4 結合。 CUT&RUN 技術進一步揭示 H3K27M 突變導致 CBX4 和 PCGF4 在 PRC2 靶位點的結合增加，而 CBX8 和 PCGF2 的結合減少。這種變化與 H3K27me3 的分布模式高度相關，表明 H3K27M 通過改變表觀遺傳景觀，重新編程 cPRC1 的染色質結合。

通過 CRISPR 篩選， 該團隊 發現 CBX4 的中央結構域（ 220-370aa ）對其功能至關重要 ， 該區域在 CBX4 中高度保守，但在其他 CBX 蛋白中差異較大 。 缺失中央結構域的 CBX4 無法恢復 CBX4 敲除細胞的生長 ， 進一步 IP-MS 分析揭示， CBX4 的中央結構域決定其與 PCGF4 和 PHC2 的特異性結合，從而形成功能獨特的 cPRC1 復合物。

綜上，這項工作揭示了CBX4-PCGF4-cPRC1復合物在H3K27M突變DMG中的關鍵作用。目前 ， DMG 的治療選擇極其有限， PRC2 抑制劑的血腦屏障穿透性較差 ， 因此， 本研究提出 的 靶向 CBX4/PCGF4 可能是一種更精準的治療策略，既能有效抑制腫瘤，又減少全身副作用。 未來可進一步探索 CBX4-PCGF4 抑制劑的開發 ， 以及 其他 H3K27me3 相關腫瘤（如 PFA 室管膜瘤） 是否存在 類似 的 機制 。

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.04.026

制版人： 十一

參考文獻

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