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混合谱系白血病(MLL leukemia)是为数众多的急性白血病亚型中的一种。由于染色体易位产生的MLL融合蛋白直接激活下游如MEIS1,HOXA9等关键靶基因的持续表达,开启了白血病发病的启动事件。通常MLL白血病的恶性程度较高,预后较差。近些年,尽管对于MLL白血病的研究取得了一定的进展,但仍然不是十分详尽。除了确定融合蛋白在MLL白血病发病过程中的重要作用,关于是否存在独立于融合蛋白的其他调控因素仍然不是十分清楚。转录因子PU.1是ETS转录因子家族的重要成员之一,是造血过程中的重要调控因子。有证据表明,造血过程中PU.1低表达的小鼠经历一段潜伏期后最终会罹患急性髓系白血病,提示PU.1在造血分化过程中作为肿瘤抑制因子行使功能。然而近期有科学家报道PU.1的表达对于维持正常造血干细胞自我更新能力以及维持分化与增值的平衡等方面同样起到非常重要的作用,提示PU.1的功能可能具有双重调控作用。也就是说,PU.1可能在体内复杂的环境下随着不同的环境下起到不同的作用,而并不仅仅是作为造血过程中的抑癌基因那么简单。为了揭示转录因子PU.1在急性白血病中的作用,我们在公共数据库中收集了不同来源急性髓系白血病(AML)病人的表达谱,根据细胞遗传学异常的类型进行分类。通过分析我们发现,在MLL白血病人中PU.1的表达水平明显高于其他t(8；21)、t(15；17)的染色体易位类型的AML病人以及正常CD34阳性的骨髓细胞。由此我们设想PU.1在MLL白血病中可能起到促进肿瘤生长的作用。接下来,我们利用RNA干扰技术敲低白血病细胞系中的PU.1的表达水平来评估PU.1在MLL白血病细胞中的作用。白血病细胞增殖曲线显示PU.1的高表达是维持MLL白血病细胞增殖所必需的,同时我们染色质免疫共沉淀的数据还显示PU.1并不是MLL融合蛋白的直接靶基因。我们发现无论体内正常造血干细胞或者祖细胞还是MLL白血病细胞中,PU.1直接结合于MEIS1/HOXA9通路中包括MEIS1,PBX3,FLT3和c-KIT等关键调控因子的调控元件上,并且激活它们的表达。除此之外,PU.1还通过调节异种移植炎症因子AIF1的表达来激活NF-KB炎症反应通路。实验表明AIF1的高表达可以减少白血病细胞的凋亡,使其具有永生化癌细胞的特征。而在预后相对较差病人样品中AIF1通常维持较高的表达水平。最终我们把PU.1在MLL白血病中的靶基因表达谱和临床上AML病人的预后生存情况联系起来。我们意外地发现这些PU.1的靶基因可以一定程度上预测AML病人术后的生存情况。机制上,我们发现MLL白血病中的重要转录因子MEIS1同时也是PU.1的下游靶基因。我们通过整合公共数据库USCS genome browser中红系白血病细胞系K562中PU.1结合位点信息与我们在MLL白血病细胞系中PU.1染色质免疫共沉淀数据,经过在不同类型的白血病细胞中验证,最终我们发现PU.1对MEIS1的调控并不是通过启动子而是通过位于内含子区域的两个重要的远端增强子实现的。PU.1通过结合于增强子上并介导此区域的组蛋白修饰的改变激活MEIS1的表达,我们发现增强子区域PU.1的结合与组蛋白H3K4me1/2修饰水平正相关,同时此过程中还有其他转录激活相关因子如AP-1参与其中。综上所述,我们的研究揭示了PU.1在MLL白血病亚型中不同于其他亚型的促进肿瘤生长的作用,而PU.1本身又独立于MLL融合蛋白调控体系之外。PU.1通过激活MEIS/HOX通路以及AIF1通路的表达在MLL白血病的发生发展中起到重要的促进作用。分子水平上,PU.1对MEIS1的调控不是通过启动子而是通过远端增强子实现的,PU.1与其他如AP-1等重要转录因子互相协作招募组蛋白修饰相关的酶,使得增强子由静止状态变成激活状态,从而激活MEIS1的持续高表达。这些发现揭示了转录因子PU.1的双重调控重用,并鉴定出在MLL白血病中PU.1的直接与预后相关的靶基因,为将来MLL白血病的基因靶向治疗提供了新的思路和靶点。