MCL1

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MCL1(Myeloid Cell Leukemia 1)是位于人类染色体 1q21.2 的关键抗凋亡基因,编码 Bcl-2 家族成员 Mcl-1。MCL1 基因最初从分化的骨髓白血病细胞中被鉴定出来,其表达受到极其精细的多层级调控(转录、剪接、翻译及翻译后修饰)。与 BCL2 不同,MCL1 具有独特的短半衰期特征,使其成为细胞应对环境压力(如细胞因子撤除、缺氧)的“急救开关”。在遗传学上,MCL1 是人类癌症中扩增频率最高的基因之一(Amplicon 1q21),尤其在乳腺癌、肺癌和多发性骨髓瘤中,其高拷贝数直接驱动了化疗耐药和复发。

MCL1
Gene / 1q21.2 Amplicon (点击展开)
               [Image:MCL1_gene_location_chromosome_1q21]
染色体定位:1q21.2 (高频扩增区)
基础遗传学参数
基因符号 MCL1
染色体定位 1q21.2
外显子数 3个
基因类型 蛋白编码
数据库ID Entrez: 4170; Ensembl: ENSG00000143384
编码异构体 (Isoforms)
MCL1L (Long) 350 aa
功能:抗凋亡 (主要形式)
MCL1S (Short) 271 aa
功能:促凋亡 (BH3-only样)
特殊结构 N端 PEST序列 (决定短寿命)
调控因子
转录激活 STAT3, HIF-1α, CREB
翻译调控 Mnk1/eIF4E 驱动 (弱mRNA)
miRNA抑制 miR-29b, miR-101
临床相关
高频变异 1q21 扩增 (乳腺癌, 肝癌)
药物 S63845, AZD5991
合成致死 联合 Venetoclax (抑制Bcl-2)

遗传学特征:扩增与剪接

MCL1 基因的表达水平在转录、剪接和翻译后等多个层面受到严格控制,这是其作为“短寿命”生存因子的生物学基础:

  • 1q21.2 扩增子 (The 1q21.2 Amplicon):
    在超过 10% 的人类癌症中观察到 MCL1 基因的局灶性扩增。特别是在乳腺癌(~13%)、肺腺癌(~9%)和多发性骨髓瘤中,MCL1 拷贝数的增加直接导致了抗凋亡蛋白的过量积累,这是这些肿瘤对化疗产生原发性耐药的主要原因。
  • 可变剪接 (Alternative Splicing):
    类似于 BCL2L1 (Bcl-x),MCL1 也存在功能相反的剪接异构体。
    MCL1L (Long): 包含所有 3 个外显子,具有完整的 BH1-3 结构域,发挥抗凋亡功能。
    MCL1S (Short): 由于外显子 2 的跳跃,仅保留 BH3 结构域,功能类似于促凋亡的 BH3-only 蛋白,能结合并抑制 MCL1L。

翻译控制:弱 mRNA 的代表

Mnk-eIF4E 轴的下游

MCL1 的 mRNA 具有较长且富含 GC 的 5' 非翻译区(5' UTR),这使其属于翻译效率较低的“弱 mRNA”。其翻译高度依赖于 eIF4E 的活性。因此,Mnk1/Mnk2 抑制剂(如 Tomivosertib)能通过阻断 eIF4E 磷酸化,特异性下调 MCL1 的蛋白水平,而对管家基因影响较小。

临床转化:攻克耐药性

策略 代表药物 机制逻辑
直接抑制 S63845, AMG-176 小分子 BH3 模拟物,高亲和力结合 MCL1 疏水槽,释放 Bim。
转录抑制 CDK9抑制剂 (Dinaciclib) MCL1 的 mRNA 半衰期也很短,阻断转录可迅速耗竭蛋白库。
翻译抑制 Tomivosertib (eFT508) 阻断 Mnk1/2 激酶,切断 MCL1 的蛋白合成来源。
       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Kozopas KM, et al. (1993). MCL1, a gene expressed in programmed myeloid cell differentiation, has sequence similarity to BCL2. PNAS.
[点评]:历史性发现,从 ML-1 细胞系分化过程中克隆了该基因,并命名为 Myeloid Cell Leukemia 1。

[2] Beroukhim R, et al. (2010). The landscape of somatic copy-number alteration across human cancers. Nature.
[点评]:大规模基因组学研究,确认了 MCL1 所在的 1q21.2 区域是人类癌症中最显著的扩增峰之一。

[3] Wei G, et al. (2012). Chemical genomics identifies small-molecule MCL1 repressors and BCL-xL as a predictor of MCL1 dependency. Cancer Cell.
[点评]:揭示了 MCL1 与 Bcl-xL 的互补致死关系,为双重抑制策略提供了理论基础。

           MCL1 · 知识图谱
编码产物 Mcl-1 (抗凋亡蛋白) • PEST序列
调控层级 1q21扩增 (基因组) • STAT3 (转录) • Mnk2 (翻译)
临床应用 Venetoclax耐药S63845多发性骨髓瘤
家族成员 BCL2BCL2L1 (Bcl-xL) • BCL2A1