転写コアプレッサーCBFA2T3は、急性骨髄性白血病における全レチノイン酸誘導性のミエロイド遺伝子の発現と分化を阻害する

The transcriptional corepressor CBFA2T3 inhibits all--retinoic acid-induced myeloid gene expression and differentiation in acute myeloid leukemia.

• Nickolas Steinauer
• Chun Guo
• Jinsong Zhang

抄録

CBFA2/RUNX1パートナー転写コプロセッサ3（CBFA2T3、別名MTG16またはETO2）は、造血におけるマスター転写コプロセッサとして機能するミエロイド転座遺伝子ファミリータンパク質である。近年、CBFA2T3が白血病幹細胞遺伝子の発現を維持し、急性骨髄性白血病（AML）の再発を促進することが明らかにされている。しかし、急性骨髄性白血病の骨髄分化におけるCBFA2T3の役割はこれまで報告されていませんでした。本研究では、CBFA2T3がレチノイン酸受容体（RAR）標的遺伝子の発現を抑制し、全レチノイン酸（ATRA）誘発によるAML細胞のミエロイド分化を抑制することを明らかにした。また、CBFA2T3はU937 AML細胞のRARα/RXRαシストロームを標的としており、末期分化に関連するミエロイド特異的エンハンサーを主に標的としていることが明らかになった。CRISPR/Cas9を介したCBFA2T3のアブロゲーションは、ミエロイドの分化と相関する方法で、ミエロイド特異的遺伝子の自発的およびATRA誘導的活性化をもたらした。重要なことに、これらの効果はCBFA2T3の再発現によって逆転した。メカニズム研究から、CBFA2T3は、RARα標的部位におけるヒストンアセチルトランスフェラーゼのリクルート、ヒストンアセチル化、クロマチンアクセス性を調節する初期の段階で作用し、RARが媒介する下流の転写ステップとは無関係に、RAR標的遺伝子の転写を阻害することが示された。最後に、CBFA2T3のRARに対する阻害効果を、複数のAMLサブタイプと患者サンプルで検証しました。我々の知る限りでは、CBFA2T3のダウンレギュレーションが、ATRAによって誘発された骨髄系遺伝子の発現およびAML細胞の分化を促進するために必要かつ十分であることを示した初めての研究である。これらの知見は、CBFA2T3がAML細胞のATRA分化療法への応答性を高めるための潜在的なターゲットとなりうることを示唆しています。

CBFA2/RUNX1 partner transcriptional co-repressor 3 (CBFA2T3, also known as MTG16 or ETO2) is a myeloid translocation gene family protein that functions as a master transcriptional corepressor in hematopoiesis. Recently, it has been shown that CBFA2T3 maintains leukemia stem cell gene expression and promotes relapse in acute myeloid leukemia (AML). However, a role for CBFA2T3 in myeloid differentiation of AML has not been reported. Here, we show that CBFA2T3 represses retinoic acid receptor (RAR) target gene expression and inhibits all--retinoic acid (ATRA)-induced myeloid differentiation of AML cells. ChIP-Seq revealed that CBFA2T3 targets the RARα/RXRα cistrome in U937 AML cells, predominantly at myeloid-specific enhancers associated with terminal differentiation. CRISPR/Cas9-mediated abrogation of CBFA2T3 resulted in spontaneous and ATRA-induced activation of myeloid-specific genes in a manner correlated with myeloid differentiation. Importantly, these effects were reversed by CBFA2T3 re-expression. Mechanistic studies showed that CBFA2T3 inhibits RAR target gene transcription by acting at an early step to regulate histone acetyltransferase recruitment, histone acetylation, and chromatin accessibility at RARα target sites, independently of the downstream, RAR-mediated steps of transcription. Finally, we validated the inhibitory effect of CBFA2T3 on RAR in multiple AML subtypes and patient samples. To our knowledge, this is the first study to show that CBFA2T3 down-regulation is both necessary and sufficient for enhancing ATRA-induced myeloid gene expression and differentiation of AML cells. Our findings suggest that CBFA2T3 can serve as a potential target for enhancing AML responsiveness to ATRA differentiation therapies.

© 2020 Steinauer et al.