《Advanced Science》：The Disordered Region of ASXL1 Acts as an Auto-Regulator Through Condensation
编辑推荐：
本文揭示了ASXL1蛋白C端长无序区（llIDR）通过静电自抑制调控相分离的分子机制。研究发现，其C端酸性区（AA719-918）可抑制N端碱性区（ASXM1）的液-液相分离（LLPS）能力，而白血病相关截短突变（如R646fs）通过移除该抑制区，导致异常核内凝聚体形成、BRD2错误招募及染色质可及性改变，最终破坏中性粒细胞分化。该工作为理解IDR“电荷语法”调控相分离及血液肿瘤发病机制提供了新范式。
ASXL1长无序区的相分离自调控机制及其在染色质组织和细胞分化中的作用
1 引言
内在无序区（IDR）占人类蛋白质组的37%–50%，在染色质调控中发挥关键作用，但其序列编码调控逻辑的机制尚不明确。ASXL1（Additional Sex Combs Like 1）是髓系恶性肿瘤中频繁突变的染色质支架蛋白，其C端长无序区（llIDR）是致病性截短突变的热点区域。本研究以ASXL1为模型，揭示了其llIDR通过静电相互作用实现相分离自调控的机制，并阐明了该机制在中性粒细胞分化中的关键作用。
2.1 C端截短促进ASXL1核内凝聚体形成
与全长的ASXL1（ASXL1-FL）相比，截短突变体（ASXL1-TR，如R646fs）在293T细胞中形成明显的核内 puncta，而ASXL1-FL则呈弥散分布（图1A,B）。ASXL1-TR形成的 puncta 具有动态融合和荧光恢复后漂白（FRAP）快速恢复的特性，表明其具备液体样性质（图1E,F）。在不同细胞系（U2OS、HeLa、K562）中，ASXL1-TR均能形成凝聚体，且凝聚指数（CI）显著高于ASXL1-FL。内源性实验进一步证实，在携带杂合截短突变的MEG-01细胞中，ASXL1形成明显的核内 puncta（图1I,J）。
2.2 AA619–AA718是ASXL1相分离的关键促进区域
通过系统分析一系列截短突变体，研究发现仅保留ASXH结构域的N-T3和延伸至ASXM1的N-T5能够形成凝聚体（图2B–C）。进一步实验表明，ASXM1下游的一个短片段（AA619–646）对相分离具有增强作用。相反，C端区域（AA719-918）则抑制相分离，其酸性特征与ASXM1的碱性特征形成电荷互补，可能通过分子内静电相互作用抑制ASXL1的相分离能力。
2.3 相分离的静电自调控机制
序列特征分析显示，ASXM1富含碱性氨基酸，而下游的M1M2L2和M1M2L3片段则富含酸性氨基酸（图4A）。将ASXL1-LTR（保留抑制区）中的酸性残基突变为碱性（LTR_AtoB）或中性（LTR_AtoNon）后，其相分离能力显著增强（图4C,D）。相反，将ASXL1-TR中的碱性残基突变为酸性（TR_BtoA）或中性（TR_BtoNon）则抑制相分离（图4E,F）。这些结果表明，ASXL1的相分离受其llIDR内碱性区和酸性区之间的静电平衡调控。
2.4 ASXL1-TR凝聚体形成与中性粒细胞分化受阻相关
在HL-60细胞模型中，表达ASXL1-TR显著抑制了由全反式维甲酸（Tretinoin）诱导的中性粒细胞成熟，表现为分叶核细胞比例下降和CD11b+细胞减少（图5A–D）。而表达不能形成凝聚体的ASXL1-LTR则对分化影响较小。将FUSIDR（一个强相分离诱导域）融合到ASXL1-LTR上，虽然能诱导凝聚体形成，但并未破坏分化，表明单纯的相分离能力不足以致病，ASXL1-TR凝聚体对染色质的特异性靶向是其破坏分化的关键。
2.5 BRD2被招募至ASXL1-TR凝聚体中
通过BioID2邻近标记联合质谱分析，发现BRD2、BRD3、BRD4和BAP1等染色质调控因子在ASXL1-TR附近富集（图6A）。共定位实验证实BRD2能稳定地整合进ASXL1-TR凝聚体，并保持快速的荧光恢复（图6B–D）。在ASXL1-TR表达的细胞中，内源性BRD2形成更多的核内 puncta，并与ASXL1-TR凝聚体共定位（图6E–G）。染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）和转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）分析进一步表明，ASXL1-TR能将BRD2招募至异常基因组位点（如HOXA基因簇），并改变局部染色质可及性（图7A–D），这可能干扰了中性粒细胞分化相关的基因表达程序。
2.6 Tosedostat部分逆转ASXL1-TR的表型
小分子化合物筛选发现，氨肽酶抑制剂Tosedostat能减少ASXL1-TR凝聚体的形成（图8A–C）。在分化实验中，Tosedostat处理提高了ASXL1-TR表达细胞中分叶核中性粒细胞的比例，部分恢复了核分叶表型，但对CD11b表达水平的恢复作用有限（图8D–G），提示相分离抑制可能在一定程度上缓解分化阻滞。
3 讨论
本研究阐明了ASXL1 llIDR内嵌的静电自调控开关模型：其C端酸性区作为“电荷阻断”模块，抑制N端碱性区的相分离潜能；白血病相关截短突变移除了这一抑制，导致异常相分离、BRD2错误招募和染色质状态紊乱，最终阻碍细胞分化。这一机制为理解长IDR的调控逻辑提供了新视角，并为靶向相分离异常的药物研发提供了思路。
