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E2A-PBX1融合基因阳性的儿童急性淋巴细胞白血病携带变异型融合转录本

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  【摘要】为了研究儿童急性淋巴细胞白血病(ALL)中E2A-PBX1融合基因的表达,采用位于E2A基因不同位置的上游引物与下游PBX1引物,检测了410例儿童ALL,包括362例B细胞ALL和48例T细胞ALL.结果发现:17例患儿携带E2A-PBX1融合基因,检出率4.1%,且全部为B细胞ALL,而且所有阳性病例均表达一种变异型融合转录本,后者是由E2A基因的第13外显子(159bp)被差异剪切形成的。经BLASTn比对分析,这种转录本保持了原来的开放阅读框,但导致53个氨基酸残基的丢失。这53个氨基酸残基位于活化区2,会导致融合蛋白中部分环-螺旋结构以及全部七聚体亮氨酸重复序列的丢失。结论:携带E2A-PBX1融合基因的儿童ALL表达典型和变异型2种融合转录本,后者是由E2A基因第13外显子被差异剪切而形成的,它将导致融合蛋白中53个氨基酸残基及其所构成的部分环-螺旋结构以及全部七聚体亮氨酸重复序列的丢失。

  【关键词】急性淋巴细胞白血病

  在本研究中,我们利用两套PCR引物,研究了儿童ALL的E2A-PBX1融合基因表达。发现所有携带E2A-PBX1融合基因的患儿除具有典型融合转录本外,全部携带一种变异型融合转录本。

  材料和方法

  病例从2000年12月至2004年12月我院共收治410例儿童ALL,其中包括362例B细胞ALL和48例T细胞ALL.所有患儿均行骨髓细胞形态学、细胞化学染色及免疫学检查,部分患儿进行细胞遗传学检查。我们采用多重巢式RT-PCR方法[6]在17例患儿检出E2A-PBX1融合基因,检出率4.1%。17例患儿中,男6例,女11例,年龄11个月到12岁,中位年龄7岁。医学教育网搜集整理

  方法

  标本抽取初诊患儿的1ml骨髓液,EDTA-K2抗凝。采用红细胞裂解液(含0.1%KHCO3、0.83%NH4Cl、0.0037%EDTA-Na2)裂解红细胞。约106单个核细胞用于提取细胞总RNA.

  提取细胞总RNA及逆转录反应采用TRIZOLReagent(购自美国Invitrogen公司)提取细胞总RNA.利用MMLV逆转录酶及随机六聚体(购自美国Promega公司)为引物将RNA逆转录为cDNA,-20℃冻存备用。

  对照基因ABL的扩增为避免RNA降解造成的假阴性,以ABL基因作为对照。引物序列和扩增条件分别见参考文献[7]和[8]。

  E2A-PBX1融合基因的巢式PCR扩增①典型融合转录本的扩增:引物序列[9]和位置。PCR扩增条件包括:25μl反应体系,含有10mmol/LTris·HCl(pH8.3),50mmol/LKCl,0.2mmol/LdNTPs,1.5mmol/LMgCl2,3.75pmol引物,2μlcDNA(第1轮反应)或1μl第1轮PCR产物(第2轮反应),1UTaqDNA聚合酶。93℃预变性3分钟,93℃变性40秒,51℃退火45秒,72℃延伸40秒,共35个循环,最后72℃延伸10分钟。②变异型融合转录本的扩增:引物序列[10]和位置。PCR扩增条件包括:25μl反应体系,含有10mmol/LTris-HCl(pH8.3),50mmol/LKCl,0.2mmol/LdNTP,1.32mmol/L(第1轮反应)或1.44mmol/L(第2轮反应)MgCl2,5pmol(第1轮反应)或6.25pmol(第2轮反应)引物,2μlcDNA(第1轮反应)或1μl第1轮PCR产物(第2轮反应),1UTaqDNA聚合酶。95℃预变性5分钟,95℃变性30秒,58℃退火30秒,72℃延伸1分钟,共25个循环,最后72℃延伸10分钟。

  聚丙烯酰胺凝胶电泳和银染色按照本室的常规方法进行。

  PCR产物的测序取100μl的变异型E2A-PBX1扩增产物送上海博亚公司,采用PE公司ABI377型测序仪,利用E2A-4和PBX1-4两条引物从双向测定DNA序列。将DNA序列输入BLASTn进行序列比对。

  结果

  E2A-PBX1融合基因和ABL基因的扩增

  根据文献报道,采用E2A-1、PBX1-1、E2A-2和PBX1-2进行巢式PCR,可以获得典型融合转录本扩增片段[9]。我们的结果证实了上述结论,阳性片段大小为159bp。医学教育网搜集整理

  根据文献报道,采用E2A-3、PBX1-3、E2A-4和PBX1-4进行巢式PCR,可以获得典型融合转录本扩增片段,大小为376bp[10]。我们的结果除获得376bp的阳性片段外,尚可见217bp的片段。

  所有标本均可见ABL基因扩增片段。

  变异型融合转录本扩增片段的测序和BLASTn比对

  将双向测序结果加以拼接,并输入BLASTn进行比对分析,发现该片段是由E2A基因的第13外显子(159bp)剪切所形成。剪切并未影响PBX1基因和开放阅读框,因此没有形成移码突变。

  讨论

  t(1;19)易位在衍生19号染色体上形成了E2A-PBX1融合基因。在mRNA水平,由E2A基因的第14外显子和PBX1基因的第12外显子相连接形成融合转录本[11]。目前已发现2种E2A-PBX1转录本,编码2种融合蛋白,P85和P77,二者只在PBX1部分的羧基端存在差异,并都具有转化特性,属于癌蛋白[11]。

  本研究发现的变异型融合转录本是由E2A基因的第13外显子被差异剪切掉形成的,若要检测出这种转录本,所用E2A引物必须位于第12外显子及其上游。文献中用于扩增E2A-PBX1融合转录本的引物较多,其中E2A引物大多位于第13或14外显子,少数位于第12与13外显子交界处。本研究使用的E2A-1位于第12-13外显子交界处,其3‘端有13个碱基位于第13外显子内,E2A-2位于第13-14外显子交界处,其5’端有12个碱基位于第13外显子内,因此只能扩增出典型融合转录本。而E2A-3和E2A-4均位于第12外显子,因此能够同时扩增出典型和变异型两种融合转录本。另一方面,测序结果也证实了变异型转录本的存在。综合两套引物的检测结果,可以认为所有患儿的白血病细胞都同时表达两种融合转录本。至于使用E2A-3和E2A-4只在5例患儿中检出典型融合转录本,其余患儿只能检出变异型转录本,可能是由于我们采用的PCR条件更适于变异型转录本的扩增。

  E2A基因是淋巴细胞分化的重要调节基因,直接参与免疫球蛋白(Ig)基因重排,调节外周血成熟B细胞的Ig类别转换,同时也在多个阶段参与胸腺细胞的选择与分化[12,13]。E2A蛋白属于碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)家族,包含2个活化区,即AD1和AD2[14-16],E2A-PBX1融合蛋白仍保留了这两个活化区。变异型融合转录本丢失了159bp,但没有影响开放阅读框,没有造成移码突变,因此仍将转录出融合蛋白,但丢失了53个氨基酸。值得注意的是,缺失的这53个氨基酸恰恰位于AD2区,将导致环-螺旋结构的部分丢失和七聚体亮氨酸重复结构的全部丢失[15,16]。

  在HeLa细胞和酵母,环-螺旋结构具有活化功能[16],七聚体亮氨酸重复结构可能参与和其它拉链蛋白的相互作用[15]。AD2区的完全缺失或七聚体亮氨酸重复结构的前2个亮氨酸的定点突变,将严重损害E2A蛋白的转化功能和/或反式活化潜能[15,17]。另一方面,AD2区具有功能选择性,其作用在胰岛β细胞更为重要[15],而AD1区在许多其它组织包括淋巴细胞中具有重要作用[14]。因此,变异型融合蛋白的功能尚需深入研究。

  【参考文献】

  1 Pui CH,Raimondi SC,Hancock ML,et al. Immunologic,cytogenetic,and clinical characterization of childhood acute lymphoblastic leukemia with the t(1;19) (q23;p13) or its derivative. J Clin Oncol,1994; 12:2601-2606

  2 Hunger SP. Chromosomal translocations involving the E2A gene in acute lymphoblastic leukemia: clinical features and molecular pathogenesis. Blood,1996; 87:1211-1224

  3 Raimondi SC. Current status of cytogenetic research in childhood acute lymphoblastic leukemia. Blood,1993; 81:2237-2251

  4 Foa R,Vitale A,Mancini M,et al. E2A-PBX1 fusion in adult acute lymphoblastic leukaemia: biological and clinical features. Br J Haematol,2003; 120: 484-487

  5 Pui CH,Relling MV,Downing JR. Acute lymphoblastic leukemia. N Engl J Med,2004; 350:1535-1548

  6 李志刚,吴敏媛,赵玮等。 多重RT-PCR检测白血病29种染色体易位形成的融合基因。 中华血液学杂志,2003; 24: 256-258

  7 Beillard E,Pallisgaard N,van-der-Velden VH,et al. Evaluation of candidate control genes for diagnosis and residual disease detection in leukemic patients using ‘real-time’ quantitative reverse-transcriptase polymerase chain reaction (RQ-PCR) - a Europe against cancer program. Leukemia,2003; 17:2474-2486

  8 van-Dongen JJ,Macintyre EA,Gabert JA,et al. Standardized RT-PCR analysis of fusion gene transcripts from chromosome aberrations in acute leukemia for detection of minimal residual disease. Report of the BIOMED-1 Concerted Action: investigation of minimal residual disease in acute leukemia. Leukemia,1999; 13:1901-1928

  9 Izraeli S,Janssen JW,Haas OA,et al. Detection and clinical relevance of genetic abnormalities in pediatric acute lymphoblastic leukemia: a comparison between cytogenetic and polymerase chain reaction analyses. Leukemia,1993; 7:671-678

  10 Pallisgaard N,Hokland P,Riishoj DC,et al. Multiplex reverse translocation-polymerase chain reaction for simultaneous screening of 29 translocation and chromosomal aberrations in acute leukemia. Blood,1998; 92:574-588

  11 Kamps MP,Look AT,Baltimore D. The human t(1;19) translocation in pre-B ALL produces multiple nuclear E2A-Pbx1 fusion proteins with differing transforming potentials. Genes Dev,1991; 5:358-368

  12 Aspland SE,Bendall HH,Murre C. The role of E2A-PBX1 in leukemogenesis. Oncogene,2001; 20:5708-5717

  13 Mikkers H,Allen J,Berns A. Proviral activation of the tumor suppressor E2a contributes to T cell lymphomagenesis in EmuMyc transgenic mice. Oncogene,2002; 21:6559-6566

  14 Massari ME,Jennings PA,Murre C. The AD1 transactivation domain of E2A contains a highly conserved helix which is required for its activity in both Saccharomyces cerevisiae and mammalian cells. Mol Cell Biol,1996; 16:121-129

  15 Aronheim A,Shiran R,Rosen A,et al. The E2A gene product contains two separable and functionally distinct transcription activation domains. Proc Natl Acad Sci USA,1993; 90:8063-8067

  16 Quong MW,Massari ME,Zwart R,et al. A new transcriptional activation motif restricted to a class of helix-loop-helix proteins is functionally conserved in both yeast and mammalian cells. Mol Cell Biol,1993; 13:792-800

  17 Monica K,LeBrun DP,Dedera DA,et al. Transformation properties of the E2a-Pbx1 chimeric oncoprotein: fusion with E2a is essential,but the Pbx1 homeodomain is dispensable. Mol Cell Biol,1994; 14:8304-8314

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