Mol Cell丨CBX4-PCGF4复合体：儿童脑瘤治疗的新靶点

摘要：儿童弥漫性中线胶质瘤（DMG）是一种高度侵袭性的脑肿瘤，主要发生在儿童和青少年中，预后极差，目前尚无有效治疗方法。这类肿瘤的典型特征是组蛋白 H3 的 K27M 突变（ H3K27M ），该突变导致 H3K27 三甲基化（ H3K27me3 ）水平降低，进而影

撰文| Qi

儿童弥漫性中线胶质瘤（DMG）是一种高度侵袭性的脑肿瘤，主要发生在儿童和青少年中，预后极差，目前尚无有效治疗方法。这类肿瘤的典型特征是组蛋白 H3 的 K27M 突变（ H3K27M ），该突变导致 H3K27 三甲基化（ H3K27me3 ）水平降低，进而影响基因表达调控。尽管 H3K27me3 水平整体下降，但研究发现，多梳抑制复合物 2 （ PRC2 ）在 DMG 细胞中仍然不可或缺。 PRC2 通过催化 H3K27me3 修饰，招募经典多梳抑制复合物 1 （ cPRC1 ），进而抑制靶基因表达【1-3】。然而， H3K27M 突变如何改变 PRC1/PRC2 的功能，以及哪些特定复合物在肿瘤发生中起关键作用仍然未知。

2025 年 5 月 21 日，来自爱尔兰都柏林圣三一大学的Gerard L. Brien团队在Molecular Cell杂志上发表了一篇题为A specific form of cPRC1 containing CBX4 is co-opted to mediate oncogenic gene repression in diffuse midline glioma的文章，他们通过全基因组 CRISPR 筛选、蛋白质组学、染色质图谱分析等手段，揭示了CBX4-PCGF4-cPRC1复合物在DMG中的独特作用，为开发靶向CBX4/PCGF4的治疗策略提供了新思路。

该团队首先通过免疫沉淀 - 质谱（ IP-MS ）分析了 DMG 细胞中 PRC2 的组成，发现 PRC2 的核心组分（ EZH2 、 SUZ12 、 EED ）在 DMG 细胞中高度富集，而非核心组分如 EZH1 则未被检测到。为了验证 PRC2 的功能依赖性，他们设计了一个 CRISPR-Cas9 tiling 文库，靶向在 DMG 中鉴定的所有 11 个 PRC2 成员，结果显示，仅靶向 EZH2 、 SUZ12 和 EED 的 sgRNA 显著减少，而靶向其他成员的 sgRNA 影响较小。进一步实验证实， EZH2 的酶活性对 DMG 细胞的存活至关重要， EZH2 敲除显著抑制肿瘤生长并延长 DMG 小鼠生存期。此外， EZH2 抑制仅在 H3K27M 突变细胞中引起 PRC2 靶基因（如 ZIC1 、 POU4F1 ）的表达上调，表明 PRC2 的活性在 DMG 中维持致癌基因抑制。

通过全基因组 CRISPR 筛选，该团队发现 CBX4 和 PCGF4 是 DMG 细胞的顶级依赖基因。与其他 CBX 和 PCGF 家族成员不同，仅 CBX4 和 PCGF4 的缺失会显著抑制 DMG 细胞生长。值得注意的是， CBX4 的依赖性仅在 H3K27M 突变细胞中观察到，而在野生型 H3 的胶质瘤细胞中未出现。此外， CBX4 敲除显著降低 DMG 细胞的成瘤能力，表明其在肿瘤发生中的关键作用。尽管 CBX4 具有 SUMO 连接酶活性，但实验证明 DMG 细胞不依赖该活性，提示 CBX4 的功能主要依赖于其与 cPRC1 的结合。

为了确定对 CBX4 和 PCGF4 的依赖是否反映了它们是 DMG 中 cPRC1 的主要成员，该团队对 DMG 细胞中的 RING1B （ vPRC1 和 cPRC1 的核心亚基）进行了内源 IP-MS 分析，发现 DMG 细胞中存在多种 cPRC1 复合物，但 CBX4 仅占 CBX 蛋白总量的 1.8%-3.7% ，而 PCGF4 IP-MS 结果显示 CBX4 在 PCGF4 复合物中的比例显著提高，表明 CBX4 更倾向于与 PCGF4 结合。 CUT&RUN 技术进一步揭示 H3K27M 突变导致 CBX4 和 PCGF4 在 PRC2 靶位点的结合增加，而 CBX8 和 PCGF2 的结合减少。这种变化与 H3K27me3 的分布模式高度相关，表明 H3K27M 通过改变表观遗传景观，重新编程 cPRC1 的染色质结合。

通过 CRISPR 筛选，该团队发现 CBX4 的中央结构域（ 220-370aa ）对其功能至关重要，该区域在 CBX4 中高度保守，但在其他 CBX 蛋白中差异较大。缺失中央结构域的 CBX4 无法恢复 CBX4 敲除细胞的生长，进一步 IP-MS 分析揭示， CBX4 的中央结构域决定其与 PCGF4 和 PHC2 的特异性结合，从而形成功能独特的 cPRC1 复合物。

综上，这项工作揭示了CBX4-PCGF4-cPRC1复合物在H3K27M突变DMG中的关键作用。目前， DMG 的治疗选择极其有限， PRC2 抑制剂的血脑屏障穿透性较差，因此，本研究提出的靶向 CBX4/PCGF4 可能是一种更精准的治疗策略，既能有效抑制肿瘤，又减少全身副作用。未来可进一步探索 CBX4-PCGF4 抑制剂的开发，以及其他 H3K27me3 相关肿瘤（如 PFA 室管膜瘤）是否存在类似的机制。

制版人：十一

参考文献

1. Brien, G.L., Bressan , R.B., Monger, C., Gannon, D., Lagan, E., Doherty, A. M., Healy, E., Neikes , H., Fitzpatrick, D.J., Deevy , O., et al. (2021). Simultaneous disruption of PRC2 and enhancer function underlies histone H3.3-K27M oncogenic activity in human hindbrain neural stem cells.Nat. Genet.53, 1221 – 1232. https://doi.org/10.1038/s41588-021-00897-w.

2. Blackledge, N.P., and Klose, R.J. (2021). The molecular principles of gene regulation by Polycomb repressive complexes.Nat. Rev. Mol. Cell Biol.22, 815 – 833. https://doi.org/10.1038/s41580-021-00398-y.

3. Bracken, A.P., Brien, G.L., and Verrijzer , C.P. (2019). Dangerous liaisons: interplay between SWI/SNF, NuRD , and Polycomb in chromatin regulation and cancer.Genes Dev.33, 936 – 959. https://doi.org/10.1101/gad.326066.119.

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