MLL4の新たな働きを解明、がんを促進する一方で抑制も(This unusual epigenetic modifier promotes certain cancers but suppresses others)

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2026-07-10 ロックフェラー大学

米国ロックフェラー大学の研究チームは、エピジェネティック制御因子MLL4(KMT2D)が、白血病ではがんの進行を促進する一方で、固形がんでは腫瘍抑制因子p53と協調して腫瘍形成を抑えるという相反する働きの分子機構を解明した。研究では、生化学、遺伝学、クライオ電子顕微鏡(cryo-EM)を組み合わせてMLL4複合体(9サブユニット)の完全な立体構造を初めて明らかにした。その結果、MLL4はヒストンH3K4のメチル化による遺伝子活性化だけでなく、p53の転写共役因子(コアクチベーター)としても機能し、DNA修復、細胞周期停止、アポトーシスなどに関わるp53標的遺伝子の発現に必須であることを発見した。一方、白血病ではMLL4が白血病関連転写プログラムを維持し、がん細胞の生存を支えることも知られている。本研究は、MLL4の二面的な役割を構造レベルで説明し、白血病ではMLL4阻害、固形がんではp53機能の維持・強化という新たな治療戦略につながる可能性を示した。

<関連情報>

H3K4メチル化およびp53依存性転写活性化におけるMLL4複合体の分子メカニズム Molecular mechanisms of the MLL4 complex in H3K4 methylation and p53-dependent transcription activation

Jianfeng Sun ∙ Zhiying Zhang ∙ You Yu ∙ … ∙ Linas Urnavicius ∙ Dinshaw J. Patel ∙ Robert G. Roeder
Molecular Cell  Published:May 29, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2026.05.006

MLL4の新たな働きを解明、がんを促進する一方で抑制も(This unusual epigenetic modifier promotes certain cancers but suppresses others)

Highlights

  • MLL4 complex function is regulated by three structurally rigid modules
  • ASH2L-acetylated H3 contacts mediate nucleosome recognition by MLL4C
  • Elucidation of a complete model of the nine-subunit MLL4 fusion complex
  • MLL4C-p53 interactions mediate p53-dependent transcription activation

Summary

Mammalian H3K4 mono-methyltransferase MLL4 plays a critical role in enhancer-mediated gene activation. Here, we utilized a reconstituted MLL4 “fusion” complex (MLL4FC) for structural and functional analyses and revealed that MLL4 function is regulated by three structurally rigid modules, namely, SET-ASH2L-DPY30, RBBP5-WDR5, and PHD-FYR. Notably, the PHD-FYR module is evolutionarily conserved across MLL1-4 and is essential for MLL4- and p53-dependent transcription. Combining results from cryo-EM and crosslinking mass spectrometry, we obtained a complete model of MLL4FC and elucidated its functional interactions with p53. Genomic analyses in HCT116 cells further showed that MLL4 colocalizes with p53 at p53 target genes and that MLL4 knockout results in a marked reduction in the expression of p53-regulated genes, accompanied by reduced p53 chromatin occupancy. These findings provide molecular insights into the catalytic and non-catalytic transcriptional functions of the MLL4 complex in establishing active enhancers and facilitating p53-dependent transcription activation.

細胞遺伝子工学
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