白血病的分子生物学

王建祥
      白血病的发生是由于造血细胞增殖能力提高、分化阻滞、凋亡障碍，不同类型的白血病非随机性染色体异常形成的融合基因在白血病发生中起着重要的作用。认识理解这些融合基因如何改变了造血细胞的增殖、分化与凋亡，就可以明确白血病的发生机理，并可以针对这些致病分子设计研究新的抗白血病药物。一、急性早幼粒细胞白血病（APL， acute promyelocytic leukemia）      APL最为常见的染色体易位为t（15；17）（q22；q21），阳性率约占98％，其它几种少见的染色体易位有t（11；17）（q23；q21），t（5；17）（q35；q21），t（11；17）（q13；q21）。这四种染色体异常所累及的基因以及形成的融合基因均已被克隆，对其功能也有了较深刻的认识。这四种异常均累及到维甲酸受体α（RARα, Retinoic acid receptorα）。(一) t（15；17）（q23；q21）与PML-RARα      1977年Rowley发现在APL中存在有t（15；17），1990年法国学者de The发现t（15；17）造成RARα基因重排。1992年de The及美国的Evans所领导的研究人员几乎同时报道了t（15；17）造成早幼粒细胞白血病基因（PML，promyelocytic leukemia,）与RARα重排，形成PML- RARα融合基因。1．PML基因结构      位于常染色体15q22上，基因组长度约为35Kb,含有9个外显子，转录剪切后产生多种不同大小的mRNA，主要的几种mRNA长度为4.6、3.0和2.1Kb，最长的mRNA编码560氨基酸（aa，Amino acid）的蛋白，分子量为70KD。PML蛋白从其结构特点上可划分为几个重要的结构域。①氨基末端脯氨酸富集区，位于第1－46aa。②半胱氨酸富集区，位于第57－222aa，这个区域中含有3个锌指结构，第一个称为Ring（Really Interested New Gene）指，其余2个称之为B盒锌指。Ring指、B盒锌指使PML定位于核小体中。③螺旋盘状结构：位于第229－360,含有8个重复序列，每个序列含7个氨基酸，其中第1和第4位氨基酸是疏水性的。这一区域参与PML多聚体的形成，并可与PML-RARα形成异二聚体及核小体的定位。④核定位信号（NLS，Nuclear localization signal），位于第476－490aa。由于NLS的存在，使得PML蛋白定位于细胞核内。而PML定位于核小体内还需要Ring指，B盒指及螺旋盘状基序的参与。⑤C末端丝氨酸/脯氨酸富集区，功能不明确，可能为磷酸化位点。表达      由于采用的技术与方法问题，对PML在组织中的表达的认识较为复杂，存有争议。骨髓髓系祖细胞中PML表达较高，外周血单个核细胞及成熟粒细胞中表达较低。有丝分裂后成熟的T、B淋巴细胞有表达，而生发中心及胸腺皮质细胞中无表达。PML与核小体应用PML蛋白的抗体进行细胞免疫荧光染色，发现PML在细胞核内呈现分散的斑点状分布，这是PML蛋白主要特征之一。这种斑点状结构称之为PODs（PML oncogenic domains）或核小体。核小体是由多种相互结合作用的蛋白所组成。在不同细胞类型中其大小、数量均有不同（一般每个细胞有10～20个），直径0.3～0.5um。在t（15；17）APL细胞中，PML蛋白自核小体中离出，而经维甲酸治疗后又重新定位于核小体中。PML表达的强度及分布形式随细胞周期的进程而有改变，G0期细胞核小体数目少，PML染色弱，细胞受刺激进入细胞周期以后，PML表达增高，核小体数目增加，细胞从S期到G2期，PML先分散为多个细点，表达逐渐减弱。核小体是否参与转录调节目前存有争议。PML对转录调节的作用体外转录分析的间接研究发现，PML抑制多药耐药基因（MDR ，Multi drug resistant）和表皮生长因子受体的转录，但是增强CD18、主要组织相容性复合物转运分子TAP-1的转录。在黄体酮刺激下，PML可以显著提高黄体酮受体（PR，Progestrone Receptor,）的激活转录能力，PML对PR的刺激活性位于其半胱氨酸富集区与螺旋盘状结构。可能的机制是PML增强了PR对DNA的结合能力，或是竞争结合了PR的阴性调节分子。PML对转录调节的作用，目前的研究结果存在不同的看法。PML本身不具有DNA结合能力，以上所述的PML对转录调节的作用均是间接性。如果将一般的DNA结合多肽GAL4DNA结合域与PML构成融合蛋白，使用含GAL4结合序列的报道基因，则发现PML呈现转录抑制作用，其抑制活性区域位于螺旋盘状结构和C末端丝氨酸富集区。PML抑制细胞生长、转化HeLa、CHO和NIH/3T3细胞系中稳定表达PML，生长速率可以 降低2～5倍，干扰素可以协同PML对细胞生长的抑制作用，PML中的Ring指和螺旋盘状结构介导了这一抑制效应。在表达Ha-ras与突变p53，或Ha-ras与c-myc的大鼠胚胎纤维母细胞中转染PML可以抑制细胞的恶性转化。PML可以使转化的NIH/3T3细胞恢复正常形态与生长接触抑制，抑制转化灶形成。PML还可促进细胞凋亡，应用PML反义寡核苷酸处理的细胞，当血清撤除后可以延迟凋亡。PML基因敲除的纯合子小鼠（PML-/-），r射线照射及Fas抗体诱导的T细胞及骨髓细胞凋亡数目显著减少，而且Caspase-1和Caspase-3激活明显减低。PML小鼠胚胎纤维母细胞高表达PML，可引起Caspase非依赖性细胞凋亡，PML可以将死亡效应分子Bax和细胞周期素激酶抑制子p27KIP1带入到核小体中。以上表明PML可以促进细胞凋亡，并提示高水平PML引起凋亡是Caspase非依赖性，而低水平PML所致凋亡是Caspase 依赖性。化学致癌剂DMBA处理后，PML-/-小鼠皮肤乳头状瘤及淋巴瘤的发生率升高2倍。除APL外，常无PML重排、突变失活的报道。因此，目前尚不能断定PML是一种抑癌基因。PML上述生物学活性均依赖于正常的核小体结构。2．维甲酸受体RAR结构RAR蛋白是一种核受体，从其结构上均可以划分为6个区域，从氨基端到羧基端分别以A到F命名。AB区是转录激活区。C区是核受体及维甲酸受体中最为保守的区域，含有由2个C2C2半胱氨酸锌指组成。D区是铰链区，负责RAR空间构像的变化。E区含有配体结合部位、转录激活区（AF-2），并可与其它转录调节分子结合。F区功能不明。RAR调节转录的作用RAR 通过DNA结合域及配体结合区与视黄醛受体（RXR，retinoid X receptor）形成异二聚体，通过锌指基序与许多基因启动子中的维甲酸反应元件（RAREs ，Retinoic acid response elements,）结合。维甲酸受体家族的RAREs是由2个（A/G）G（G/T）TCA重复序列组成，其间间隔2～5个核苷酸，RAR的RAREs间隔5个核苷酸。①靶基因：正是由于许多种基因的启动子中含有RAREs，RAR可以与其结合而调控这些基因的表达，这些基因也就是RAR的靶基因，见表1。这些基因种类繁多，可以看出RAR的生理作用广泛，可以促进粒细胞分化成熟。当PML-RAR形成后，以显著负性作用抑制粒细胞分化停滞在早幼粒细胞阶段，而导致APL的发生。表1.

类    别

基    因

细胞周期调节因子

细胞周期素，细胞周期素依赖性激酶（CDK）、CDK抑制因子

细胞表面黏附分子

CD11b、CD18

防御分子

单核细胞趋化因子、白细胞介素

中性粒细胞颗粒蛋白

防御素、次级颗粒蛋白、碱性磷酸酶、乳铁蛋白

集落刺激因子及受体

粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、G-CSF受体、单核细胞集落刺激因子（M-CSF）受体

细胞凋亡及终末分裂调节分子

转谷氨酰胺酶II、Bcl2

凝血因子

血栓调节素、组织因子、尿激酶、组织纤溶酶原激活物及刺激因子

转录调节因子

RARs、STATs、Hox基因（同源异形基因）
②转录调节作用：RAR结合到DNA靶序列后，通过与其它分子直接或间接结合而起到调节转录的作用。在RAR不结合配体时，其配体结合区与核受体辅助抑制因子（N-CoR ，nuclear receptor co-represor,）、视黄醛和甲状腺素受体家族静止介导因子（SMRT，silencing mediator of retinoid and thyroid）结合，再与mSin3/组蛋白脱乙酰化酶（HDAC， histone deacetylase，）结合，HDAC使得组蛋白的赖氨酸脱去带负电荷的乙酰基，这样组蛋白与组蛋白间及组蛋白与DNA间的结合变得紧密，转录因子难以结合DNA，而不能起始转录，呈现转录抑制。当RAR结合配体后，配体结合区构象发生改变，不仅可以将配体锁在一个袋装结构中，而且能将其变为疏水性，这样就与SMRT、N-CoR/mSin3/HDAC解离，转而与大的多分子复合物结合。这个复合物中包括TIFI、p300、CREB结合蛋白（CBP，CREB binding protein）、CBP结合因子（CBP associated factor, pCAF）,P/CIP（p300/CBP cointegrator associated protein）,NCoA-1（nuclear coactivator-1,也称之为SRC-1，steroid receptor coactivator-1），NCoA-2（nuclear coactivator-2，也称之为TIF-2，transcription initiation factor 2）。在这其中，p300、CBP、pCAF、NcoA-1、NcoA-2、pCIP均具有乙酰基转移酶的作用，使组蛋白H2B、H3、H4赖氨酸乙酰化，这样带负电荷的组蛋白之间及组蛋白与DNA间的结构疏散，转录因子容易结合DNA，而使转录起始，表现出转录激活。由此，可以看出RAR对靶基因转录的调节是双重性的。不结合配体时，抑制转录，结合配体后变成激活转录。3.PML-RAR结构t（15；17）染色体易位造成PML、RAR的重排。RAR的断裂区域单一，位于第2内含子，而PML的断裂点主要有3个，形成的PML-RAR融合基因转录本及其编码的蛋白大小也就不同。PML5’端断裂点，也称之为bcr3（breakpoint cluster region 3）, 位于其第3内含子，PML-RAR融合基因转录剪切后，PML的1～3外显子与RAR融合，形成短型PML-RAR（PML（s）-RAR）转录本，编码的蛋白包含PML的Ring指、B盒、盘状结构区和RAR的B-F区。PML3’端断裂点，bcr1，在第6内含子，这样PML的1～6外显子与RAR形成长型PML-RAR（PML（L）-RAR），融合蛋白中包含了PML的Ring指、B盒、盘状结构区、核定位信号和部分丝氨酸、脯氨酸富集区与RAR的B-F区。PML的5’与3’断裂点之间还有一个断裂点bcr2，位于第6外显子上，这样PML的1～5外显子、部分第6外显子与RAR形成变异型PML-RAR（PML（v）-RAR），蛋白结构类同PML（L）-RAR。在APL中，70％病例带有PML（L）-RAR，短型及变异型分别占20％与10％。PML-RAR在APL细胞中表达水平高出野生型RAR。PML-RAR融合蛋白的调节转录活性PML的盘状结构介导了PML-RAR/PML-RAR同二聚体、PML-RAR/PML异二聚体的形成。另外，通过RAR的E区，PML-RAR与RAR竞争结合RXR形成异二聚体。PML-RAR同二聚体及PML-RAR/RXR均可与正常的RXR/RAR竞争结合RAREs，并且处于优势地位。在无维甲酸刺激下，PML-RAR抑制转录的程度大于RAR，PML-RAR结合SMRT、N-CoR的能力明显强于RAR。生理水平的全反式维甲酸（ATRA， all-trans retinoic acid）（10-9mol/L）可以使RXR/RAR与SMRT、N-CoR解离，而PML-RAR仍能与两者结合，并以两者为桥梁与HDAC结合，阻断髓细胞分化的某些关键基因的表达。而在药理剂量水平ATRA刺激下（10－6mol/L），PML-RAR可与SMRT、N-CoR解离，而与辅助激活因子结合，诱导髓细胞分化基因的表达和APL细胞的分化。PML-RAR结合RXR能力较强，因此，可以抑制其它核受体的转录激活作用。PML-RAR可以阻断维生素D受体（VDR ，vitamin D receptor）/RXR的形成，阻断了维生素D3介导的转录激活作用，过量表达RXR，可以逆转PML-RAR的抑制作用。PML-RAR还影响了髓细胞分化的其它转录调节途径。例如，ATRA和RAR可以抑制AP1（Fos/Jun）蛋白转录激活的作用，可能与RAR与AP1竞争有限的辅助激活因子所致。然而ATRA 和PML-RAR可以增强AP1的转录激活作用。RAR和STAT1a可以协同刺激含干扰素反应元件报道基因的转录，而PML-RAR无此效应，提示APL中干扰素和维甲酸间的信号联系有缺陷。PML-RAR与核小体在APL细胞中，通过PML的螺旋盘状结构，PML-RAR与PML形成异二聚体，正常的核小体遭到破坏，形成的100个0.1um大的微斑。同时，PML-RAR还将Sp100、PLZF、RXR、Rb等其它核蛋白带入到微斑中。这样，PML抑制细胞生长，促进凋亡的功能便会丧失。抑制分化、凋亡PML-RAR转染U937细胞后，可以在低血清浓度的培养基中增殖，而对照细胞发生凋亡。PML-RAR可以下调肿瘤坏死因子（TNF， tumor necrosis factor ）受体，阻断TNF诱导的凋亡。由于APL细胞表达分泌高水平的TNF，这样可以使得APL细胞逃避自身生长抑制作用。G-CSF依赖性TF-1细胞系，在G-CSF撤除之后发生细胞凋亡，而转染表达PML－RAR之后，可以阻止凋亡的发生。应用核酶的方法消除APL细胞系NB4中PML-RAR的表达，可以诱导其分化。PML-RAR在APL的发病中的作用机制模型显著负性作用抑制野生型RAR的功能。生理水平的ATRA（10-9～10-8）结合RAR后可以激活RAR的靶基因，引起髓细胞的分化，由于PML-RAR表达水平高于RAR，与RAR竞争结合RAREs和RXR中处于优势。这样PML-RAR以同二聚体或PML-RAR/RXR异二聚体结合到RAREs上，由于PML-RAR与N-CoR/mSin3/HDAC转录抑制复合物亲和力高，生理水平ATRA不足以使PML-RAR与复合物解离，RAR的靶基因处于转录的关闭状态，髓细胞分化受阻。显著负性作用抑制PML功能。PML-RAR可以与PML消除异二聚体，使PML离开正常的生理定位，核小体破坏，PML抑制细胞生长，促进定位的功效丧失。4.APL的疗效原理ATRA①PML-RAR的降解。ATRA通过诱导Caspase-3样活性，可以降解PML-RAR。切割位点位于螺旋盘状结构的羧基端。降解后的PML-RAR几乎失去全部的PML部分，不能与PML形成异二聚体，使得PML重新回到核小体中，发挥其正常功能。另外，PML-RAR切割后功能类似于RAR，可以激活RAR的靶基因。值得注意的是，PML（s）-RARα不含有Caspase切割所识别的序列，因此，ATRA治疗后不发生降解。而且，PML（L）-RARα的降解也非全部能够被降解。所以，ATRA治疗APL细胞虽发生凋亡，但不如As2O3那样显著。② RAR靶基因的激活。药理剂量水平的ATRA（10-6mol/L）可以使PML-RAR与N-CoR/mSin3/HDAC解离，而与CBP、p300、pCAF、NCoA-1、 NCoA-2等结合，而导致RAR靶基因的激活，APL细胞分化。PML- RAR中的RAR配体结合部位突变，不能结合ATRA，RAR的靶基因不能被激活，可以导致ATRA的耐药性。三氧化二砷三氧化二砷（As2O3， arsenic trioxide）可以提高PML自核浆转移至核基质的速率，同时PML将死亡效应分子带入核小体中，核小体结构迅速恢复。PML-RAR进入到核小体中，然后被完全降解。对ATRA耐药的APL细胞，As2O3也具有同样的作用。丁酸丁酸治疗APL已有成功病例的报道。一例APL经ATRA治疗缓解后复发，又经As2O3诱导治疗后再次复发，经用丁酸治疗取得完全缓解，经RT-PCR检测，PML- RAR的RNA转阴，现缓解持续已半年以上。如前所述，PML- RAR与N-CoR/mSin3/HDAC结合，引起RAR靶基因转录抑制，丁酸是HDAC的抑制剂，可以消除PML- RAR抑制基因转录的效应，RAR靶基因的转录被激活。(二)、t（11；17）（q23;q21）与PLZF-RAR 1. PLZF基因t（11；17）在APL中十分少见，仅占APL的0.5％，1993年我国陈竺实验室克隆11号染色体所累及的基因，命名为早幼粒细胞白血病锌指基因（PLZF，Promyelocytic Leukemia Zinc Finger）。PLZF的基因组结构目前尚不十分明确，其mRNA为7kb左右，编码673aa的蛋白，分子量为74KD。PLZF在细胞核内表达，部分定位于核小体内。结构①POZ（Pox virus and Zinc finger）/BTB（Broad complex, tramtrack, Bric a Brac）结构域，由氨基端118个氨基酸构成，此区介导了同/异二聚体形成和生长抑制，与N-CoR/mSin3/HDAC结合，而引起转录抑制。②锌指结构：由9个krüppel样C2H2锌指构成，可以与DNA结合，结合序列为GT（A/T）（A/C）AGT前2个锌指可以与PML结合，后7个锌指与DNA结合， PLZF在髓系早期祖细胞表达，随着细胞分化表达逐渐减低。阻断或降低PLZF的表达，BFU-E、CFU-GM的表达数目减少。提示，PLZF在维持造血干细胞或者早期祖细胞生存方面可能发挥重要作用。对转录的调节PLZF的锌指结构与DNA结合，而POZ/BTB与SMRT，N-CoR/mSin3/HDAC结合。如果将PLZF结合的DNA序列连接到报道基因上，PLZF可以抑制报道基因的转录。在同源异形盒基因hoxb和细胞周期素A的启动子中，存在PLZF的结合序列，PLZF可以抑制两者的转录。抑制细胞生长细胞周期由G1期进展到S期是由细胞周期素A和细胞周期素依赖性激酶2（CDK2，cyclin dependent kinase 2）介导的磷酸化所控制。PLZF抑制细胞周期素A的转录，下调其表达。当PLZF转染白细胞介素3（IL-3）依赖性小鼠髓系细胞系32D后，细胞阻止在G1期。在IL-3存在下，生长速度明显减慢，倍增时间显著延长，而且自发凋亡增加2～3倍。然而，当IL-3撤除后，PLZF又能保护细胞免于凋亡。由此推测，在造血干细胞阶段高表达的PLZF可以维持干细胞于静止期及保持存活，随着细胞分化开始，PLZF表达下调，细胞进入周期并分裂，提示PLZF可能是一种抑癌基因。2.PLZF- RAR由PLZF的1－455aa和RAR的60～462aa构成，包含了PLZF的POZ/BTB结构域、第1、2锌指和RAR的B至F结构域。个别病例PLZF的1～484aa与RAR融合。PLZF- RAR可以形成同二聚体，也可与PLZF、PML、RXR形成异二聚体。PLZF- RAR可以结合于RARE，还可与RAR竞争结合RARE、RXR及辅助激活因子，PLZF的POZ/BTB结构域又与SMRT、N-CoR/mSin3/HDAC结合，即使药理剂量水平的ATRA也不能使之与复合物解离。因此，PLZF- RAR可以抑制RAR靶基因的表达，并且药理剂量的ATRA不能清除这种抑制。由此可以解释ATRA治疗t（11；17）（q23；q21）APL无效的原因。HDAC抑制剂曲谷抑菌素A（TSA Trichostatin A）或丁酸钠联合应用ATRA，一方面可以使PLZF-RAR中的RAR与SMRT、N-CoR/mSin3/HDAC解离，转而与辅助激活因子结合，另一方面可以抑制结合在PLZF上的HDAC的活性，因此可以消除PLZF-RAR对基因转录的抑制，PLZF- RAR转染的U937细胞及转基因的小鼠白血病细胞可被诱导分化。3. t（11；17）（q23;q21）APL的发病机理PLZF-RAR转基因小鼠发生慢性髓系白血病，而非急性白血病，提示RAR-PLZF也起重要作用。RAR-PLZF是由RAR的A区与PLZF的后7个锌指融合而成，它可以结合PLZF的DNA结合位点，激活转录。RAR-PLZF的转基因小鼠不发生白血病，只产生髓系造血异常。而将PLZF- RAR和RAR-PLZF两种转基因小鼠交配新得到PLZF- RAR和RAR-PLZF转双基因小鼠，这种小鼠发生APL，证实t（11；17）（q23;q21）APL的发病需要PLZF- RAR和RAR-PLZF两者的共同参与。可能是前者以显著负性作用抑制RAR靶基因转录，阻断髓细胞分化。而后者以显著负性作用抑制PLZF的功能，转录激活细胞周期素A的表达，使细胞生长能力增强。(三)、t（5；17）（q35；q21）与NPM-RARNPM（Nucleophosmin）基因位于5q35上，基因组跨度为25kb，由12外显子组成。由于转录后剪切的不同，编码产生294aa和257aa蛋白，两者只在羧基末端不同。NPM在肿瘤细胞、增殖细胞中高表达，表达高峰在S期和G2期，可以转化3T3细胞，其原因可能是NPM与肿瘤抑制因子、干扰素反应因子I（IRF1，interferon response factor 1）结合，后者可以激活靶基因转录，而发挥抗增殖作用，然而NPM可以抑制IRF1激活转录的能力。NPM可以结合转录因子YY1，使其由转录抑制因子转变为激活因子。t（5；17）（q35；q21）形成NPM-RAR融合基因。在一例t（15；17）APL cDNA文库中分离出的NPM- RAR有2种，一种是短型NPM- RAR（NPMs- RAR），长520aa，另一种是长型NPM- RAR（NPML- RAR），长563aa。两种均由NPM与RAR的60～462aa融合，NPMs- RAR含有NPM的1～117aa，而NPML- RAR含有NPM1～117aa和一段未明序列，可能是由NPM的非编码区编码产生。NPM- RAR可以结合RARE，与ATRA结合后激活靶基因的转录，因此，t（15；17）APL病例对ATRA敏感，白血病细胞可被诱导分化。NPM-RAR转基因小鼠发生APL样改变，ATRA也可诱导其分化。（四）、t（11；17）（q13；q21）与NuMA-RAR核基质有丝分裂器蛋白（NuMA，nuclear matrix mitotic apparatus protein）编码2115aa，分子量约230kd。NuMA是一种高丰度、高保守性蛋白，是分裂中期核结构单位，参与形成棒垂体和子代细胞细胞核。NuMA可能参与细胞凋亡过程，其可被Caspase-3和Caspase-6水解，去掉羧基末端，产生180KD的水解产物，后者可以破坏正常的核结构。NuMA- RAR 是从一例6个月龄的t（11；17）（q13；q21）APL患儿中分离获得，是由NuMA的1～1883aa与RAR的B-F区（60～462aa）融合而成。NuMA-RAR可能会与野生型NuMA竞争caspase，而干扰了细胞凋亡过程。也可能象其它RAR融合蛋白一样，NuMA-RAR显著负性作用抑制RAR靶基因转录。ATRA可以诱导t（11；17）（q13；q21）APL细胞分化，推测药理剂量水平的ATRA可以使NuMA-RAR变成转录激活作用。
二、核心结合因子（CBF，Core Binding Factor）的异常CBF也称为多瘤增强子结合蛋白2（PEBP2， Polyoma enhancer binding protein 2 ）。它具有与多瘤病毒或Moloney小鼠白血病病毒增强子核心位点结合的能力。CBF实际上是一个异二聚体转录因子的家族。构成异二聚体的一方是CBFβ（PEBP2β），另一方是三种CBFα亚单位之一。 这三种亚单位是CBF1，也称之为AML3、PEBP2A；CBF2，也称之为AML1、PEBP2B；CBF3，也称作AML2，PEBP2C。在白血病染色体异常中，CBF2（AML1）、CBFβ受到累及。
(一)、t（8；21）（q22；q22）与AML1-ETO融合基因在急性髓系白血病中，t（8；21）（q22；q22）是一种常见的非随机的染色体异常，这种异常主要见于AML-M2，约占AML-M2b的90％。1991年在21号染色体脆点9位克隆发现部分AML1，1993年在8号染色体脆点区克隆了ETO。1.AML1基因结构全长AML1cDNA编码480aa，定位于细胞核内，AML1可以划分为几个功能区域：①Runt结构域：87～204aa，与果蝇Runt基因高度同源，可以结合DNA识别序列TGT/cGGT，另外可以与CBF形成异二聚体。②核定位信号：位于205-210aa，使AML1定位于细胞核内。③DNA结合负性调节区域（NRDB，negative regulatory region of DNA binding）：位于205-317aa，可以减低Runt与DNA结合力。然而Runt与CBF形成异二聚体后，可以消除NRDB的作用，并由此增强了AML1与DNA的亲合力。该区中的208-237aa可以与mSin3结合，而使得AML1具备转录抑制作用。④转录激活区(TE, transactivation element)：位于270-398aa，该结构域又可细分为3个亚区。TE1处于310-358aa，其中294-364aa尤其是330-364aa段与p300结合，而AML1的178-291aa可以稳定两者的结合。TE2位于359-398aa，其中382-385aa是PPPY基序，与辅助激活因子YAP（Yes-associated protein）的WW区相互结合，加强AML1的转录激活作用。TE3位居271-318aa。⑤转录抑制区（ID, inhibitory domain），位于399-438aa。⑥VWRPY基序：位于AML1的羧基末端476-480aa，辅助抑制因子TLE1（transducin-like enhancer of split）与AML1的Runt及VWRPY结合，引起AML1抑制转录。AML1调节转录的作用通过Runt区结合DNA，AML1具备激活及抑制靶基因的转录的作用。现已在多种基因的启动子中发现了AML1识别结合序列，这些基因的转录可以受到AML1的调节。AML1可以激活IL-3、T-细胞受体、GM-CSF、M-CSF受体、髓过氧化酶、中性粒细胞弹性蛋白酶（defensin NP-3）、细胞周期素D2。AML1的Runt可与B细胞特异性激活蛋白（BSAP, B-cell specific activating protein）结合，刺激B细胞特异性酪氨酸激酶基因BLK的转录。AML1刺激转录的作用在于其能与辅助激活因子结合。辅助激活因子YAP、ALY、p300均可与AML1结合。前述提及p300具有组蛋白乙酰化转移酶的作用，可使转录活化。此外，AML1的Runt结构域还可与转录因子Ets-1、PU-1、C/EBP（CCAAT enhancer binding protein ）结合，并呈协同激活转录的作用。细胞周期素依赖性激酶（CDK，cyclin-dependent kinase）抑制因子p21Waf1/Cip1的启动子中含有AML1的识别序列，AML1与mSin3结合可以抑制p21Waf1/Cip1的转录。AML1在血细胞发育中的作用AML1在组织中广泛表达，在造血细胞中表达较高。AML1基因剔除的纯合子小鼠（AML1 -/-）死于胚胎第12.5天。其主动脉旁胚脏壁（P-Sp， para-aortic splanchno pleural）及主动脉-性腺-中期肾（AGM，aorta-gonad-mesonephros）等造血部位的造血祖细胞数目缺如或显著减少，导致成熟血细胞生成极度减少，小鼠于胚胎期间因贫血、出血而死亡。这一结果说明AML1促进造血干/祖细胞的分化成熟。AML1抑制p21Waf1/Cip1的转录，p21Waf1/Cip1能抑制CDK的活性，推测p21Waf1/Cip1受抑后CDK活性升高，细胞周期素被激活；同时AML1还可刺激细胞周期素D2的表达。以上作用可缩短G1期时间，使细胞加速进入S期，与AML1 促进造血干/祖细胞的分化成熟有关。2.ETO（eight twenty one）基因ETO基因也称为MTG8（Myeloid Tumor Gene 8），位于8q22。由于不同剪切，转录后形成2种mRNA，分别编码604aa和577aa蛋白，两者均定位于核内，结构十分接近。只是前者在氨基酸末端多了27个氨基酸。ETO在脑组织中高表达，在造血细胞中表达较低。以604aaETO蛋白为例，其有四种区域与果蝇Neary蛋白有同源性，称之为Neary同源区1（HHR1,Neary Homology Region 1,）。HHR1在120～216aa，这一区域与果蝇辅助激活因子TAF110也有高度同源。HHR2位于346～372aa，在这一区域内疏水与亲水性氨基酸残基交替分布，可以形成疏水性与亲水性两个结构层面。通过HHR2，ETO及AML1/ETO与MTGR1（MTG8-related protein）形成异二聚体。HHR3在436～484aa，HHR4位于507～544aa，在这个区域内含有两个锌指结构，其不能结合DNA而与N-CoR结合，并通过NCoR与mSin3/HDAC结合。对于ETO蛋白的功能，迄今为止研究的不多，当其转染NIH/3T3细胞后，可使其转化，形成转化灶，能在软琼脂上生长成集落，并可在裸鼠体内致瘤。3.AML1-ETO融合基因t（8；21）造成AML1、ETO基因断裂、重排，形成AML1-ETO融合基因。AML1-ETO蛋白包含AML1的1～178aa和ETO的31～604aa，仍定位于细胞核内，AML1-ETO中保留了AML1的Runt结构域，仍能与DNA结合，并与CBFβ形成异二聚体，而ETO蛋白在AML1-ETO中几乎保持完整。AML1-ETO结合AML1的靶基因序列后，许多被AML1激活的基因被AML1-ETO所抑制。由于ETO部分结合N-CoR/mSin3/HDAC，AML1-ETO抑制TCRβ，GM-CSF，嗜中性蛋白和MDR1的转录，并呈显著负性作用。除此之外，AML1/ETO仍能与C/EBP结合，但不能象AML1那样与C/EBP协同激活基因转录，而是抑制了C/EBP基因转录的效应。但是，AML1/ETO可以激活AML1靶基因M-CSFR和Bcl-2的转录，对此的解释是，这两种基因的启动子受其它转录因子的调节，AML1/ETO中和了N-CoR/mSin3/HDAC，其它转录因子得以激活两者的转录。AML1/ETO可以转化NIH/3T3细胞，也可以抑制髓系祖细胞系32D和L-G在G-CSF诱导下分化成为成熟粒细胞，抑制VitD3诱导U937细胞分化为单核细胞；抑制K562和TF-1细胞分化为红细胞。使用基因敲除相同的技术，将ETOcDNA重组入小鼠胚干细胞AML1的断裂部位第无内含子中，得到AML1/ETO knock-in小鼠。在AML1本身启动子的驱动下转录剪切后，生成AML1/ETO融合基因转录本，产生融合蛋白。产生的第一代嵌合小鼠中只是部分胚系中含有AML1/ETO，造血细胞中不含有AML1/ETO，嵌合小鼠产生的子代AML1/ETO杂合子小鼠，此时，整个胚系细胞中 均有AML1/ETO。然而，这种小鼠的表型与AML1-/-基因敲除小鼠几乎完全一致，小鼠胎肝造血障碍，造血祖细胞数目极度减少，小鼠因贫血、中枢神经系统出血而死于胚胎第13.5天。这些结果表明AML1/ETO以显著负性作用干扰AML1的功能，抑制造血干/祖细胞分化成熟。这是t（8；21）导致白血病发生中的一个重要机制，其中AML1/ETO与N-CoR/mSin3/HDAC结合而抑制AML1的靶基因的转录，在AML1/ETO阻碍AML1功能中发挥重要作用。（二）、TEL-AML1与t（12；21）（p11-12;q22）TEL类似于Ets家族的转录因子，在组织内广泛表达。氨基端含PNT区，介导TEL二聚体形成，羧基端是DNA结合结构域，与Ets-1同源，可以结合ATAAACAGGAAGTGG，内含Ets结合位点中的GGAA核心。TEL与因子Fli-1形成异二聚体，干扰Fli-1激活GPIX启动子的转录。TEL参与造血细胞归巢、定居于骨髓，而不影响造血细胞的分化。t（12；21）（p11-12;q22）染色体易位占儿童B系急性淋巴细胞白血病的25％，易位形成TEL-AML1融合基因，在其中，TEL与AML1都近乎保持完整。TEL-AML1可以抑制AML1对TCRβ和IL-3启动子的转录激活，抑制活性区位于TEL的PNT区和AML1的216～290aa。Ba/F3细胞中表达TEL－AML1，其可以结合内源性TEL，细胞增殖减缓。携带t（12；21）的B细胞ALL病例中，绝大多数同时伴有TEL的缺失。表明TEL-AML1抑制CBF调节基因的转录及TEL功能的丧失在t（12；21）白血病发病中起重要作用。（三）、AML1-MDS1/EVI1与t（3；21）（q26;q22）t（3；21）（q26;q22）是一种不常见的染色体易位，多见于治疗相关的骨髓增生异常综合征（MDS，myelodysplastic Syndromes）和AML，以及慢性粒细胞白血病（CML ，Chronic Myeloid Leukemia）的急变期。AML1断裂于第六内含子，1－6外显子（编码1～241aa）移至EAP、MDS1、EVI1基因的上游。易位后AML1、EAP、MDS1（myelodysplastic Syndromes 1）、EVI1（Ecotropic viral integration Site1）可形成一个转录单位，剪切后形成AML1-EAP、AML1-MDS1、AML1-EVI1、AML1-MDS1/EVI1融合基因转录本。EAP是一种高表达的核糖体蛋白，编码128aa，AML1-EAP融合基因中EAP读码框架易位，导致该融合基因mRNA编码AML1的1～241aa，含有Runt区以及17个非相关氨基酸残基。这种短AML1对全长野生型AML1发挥负性作用。在正常细胞中MDS1与EVI1基因转录本可以单独存在，也可以形成MDS1-EVI1融合基因转录本，在此情形下，MDS1可以认为是EVI1基因的一个外显子。MDS1作为单独转录本时有两种异形，A与B，分别编码140aa和169aa蛋白。EVI1的编码区从第3外显子开始，编码1051aa。EVI1的21～239aa及733～812aa分别包含了7个与3个C2H2型的锌指结构。886～937aa是一个富含天门冬氨酸、谷氨酸的酸性区。第一组7个锌指结构能够结合GA（C/T）AAGA（T/C）TA序列，在这里面包含了GATA家族转录因子的结合位点；第二组3个锌指结合GAAGATGAG。EVI1可以干扰GATA-1介导的转录激活作用，但是EVI1可以间接激活C-fos的转录。32D细胞中表达EVI1可以阻断G-CSF诱导的细胞分化。MDS1/EVI1融合基因转录本包含了EVI1的第2外显子，使之具有编码效应，翻译产生的蛋白中包含了MDS1的1～125aa，第2外显子编码的63aa，这样使得EVI1在氨基端延伸了188个氨基酸。在这188个氨基酸中间，由12个氨基酸组成的3个亚区与Rb结合锌指蛋白（RIZ，Retinoblastoma interacting zinc finger protein）的PR区高度同源，因此，MDS1/EVI的这3个亚区称之为PR区。正是由于PR区的作用，与EVI相反，MDS1/EVI1可以激活AGATA基序的转录。AML1/MDS1及 AML1/MDS1/EVI1可以抑制AML1对靶基因的转录激活作用。AML1/MDS1/EVI1，AML1/EVI1的某些作用与EVI1相似，均可与Smad3作用，从而抑制TGF-β的信号传递，继而抑制解除TGF-β对细胞生长的抑制作用。由逆转录病毒介导在小鼠造血细胞中转染、高表达AML1/MDS1/EVI1，细胞回输小鼠体内后，小鼠发生急性粒单核细胞白血病。以上说明AML1/MDS1/EVI1不但可以阻断造血细胞的分化，而且具备内在的转化效应。AML1/MDS1/EVI1一方面可以抑制AML1活性，另一方面兼备EVI1的作用，这在其功能发挥及白血病发病中起着重要作用。（四）、CBFβ-SMMHC与inv（16）（p13；q22）、t（16；16）（p13；q22）AML-M4Eo最常见的染色体异常是inv（16）（p13；q22），其在AML的染色体异常中占12％，一少部分为t（16；16）（p13；q22）。CBFβ基因定位于16q22，是CBF的亚单位，与CBF构成异二聚体。CBFβ转录后由于不同的剪切，可编码至少3种异构体：β1、β2、β3。β1为185aa，β2为182aa，β3长155aa。与β1相比，β3缺少第5外显子编码的第134～165aa。CBFβ在细胞核及胞浆内表达量相当，呈弥散样分布。CBF可以将CBFβ自胞浆带至胞核。CBFβ本身不具备DNA结合能力，但与CBF形成异二聚体后，增强其对DNA的结合力，增强CBF的转录激活作用，在这其中CBFβ1-135aa是必不可少的。平滑肌肌凝蛋白重链（SMMHC ，Smooth muscle myosin heavy chain,），也称之为MYH11（Myosin heavy chain 11），基因位于16p13，是一种很大的分子。由28个氨基酸组成的4个7角形结构，每个7角形的第1、5位氨基酸通常是疏水性的。这样，许多7角形构成的螺旋的一面是疏水性，介导了SMMHC二聚体形成。螺旋的另一面是亲水性的，正、负性电极区交错排列，从而介导了SMMHC多聚体的形成，相互之间交错98个氨基酸。Inv（16）与t（16；16）两种异常均形成CBFβ-SMMHC融合基因。CBFβ通常断裂于第5内含子，极少病例断裂于第4内含子。SMMHC断裂于6个不同的内含子。最常见的CBFβ-SMMHC是包含CBFβ的1～165aa和SMMHC的羧基末端446aa。白血病细胞中CBFβ-SMMHC表达水平较低，在核内呈小斑点状分布。而基因转染高水平表达CBFβ-SMMHC时，CBFβ-SMMHC主要表达于细胞浆内，其多聚体与肌动蛋白结合、聚集排列成纤维丝状。CBFβ-SMMHC羧基末端303个氨基酸对其定位于细胞浆及纤维丝状排列是必需的。由于CBFβ-SMMHC仍能与CBF形成异二聚体，由此，CBFβ-SMMHC可以将CBF滞留于细胞浆内。CBFβ-SMMHC如失去氨基末端12个氨基酸，则丧失与CBF形成二聚体的能力，CBF回到细胞核内。由于上述性质，CBF-SMMHC可以干扰AML1激活转录作用以及AML1与CBFβ的协同激活作用。CBFβ基因剔除小鼠（CBFβ-/-），CBFβ-SMMHC knock in 小鼠（CBFβ-SMMHC+/-）的表型与AML1-/-基因剔除小鼠十分类似，小鼠死于胚胎11.5～13.5天，胎肝造血障碍、中枢神经系统出血。说明CBF/促进造血细胞分化，CBF-SMMHC显著负性作用抑制CBF的作用，抑制造血细胞分化。另外，CBF-SMMHC可以抑制细胞凋亡。Ba/F3细胞中表达CBF-SMMHC，可以减低p53的表达，接受放射或足叶乙甙后，延长细胞生存。 除此之外，CBF-SMMHC可以抑制细胞由G1期进入S期，减低细胞增殖，提示有其它突变或“第二次打击”事件绕过CBF-SMMHC的生长抑制作用，导致AML1-M4Eo的发生。三、BCR-ABL与t（9；22）（q34;q11）1960年Nowell 与Hungerford 在慢性粒细胞白血病（CML，Chronic myeloid leukemia）中发现22号染色体长臂的缺失，当时将这种染色体异常称为Ph染色体。1970年在1例急性淋巴细胞白血病（ALL）中发现了Ph染色体。1973年Rowley发现CML中染色体异常实为t（9；22）（q34；q11）染色体易位。现已明确95％的CML、1～2％AML、5％的儿童ALL、15～30％成人ALL伴有t（9；22）。1982年，在9号染色体长臂上发现了一基因序列，其与Abelson小鼠白血病逆转录病毒中的一个基因V-abl同源，故这一基因命名为Abl基因。t（9；22）导致Abl易位至22号染色体上。1984年Groffen在15例Ph+CML中发现22号染色体长臂断点集中于9.8kb BgIII-BamHI区域中，这一区域命名为断点集聚区（bcr, breakpoint cluster region）。1985年，Shtivelman 克隆了Bcr-Abl融合基因转录本。同时Heisterkamp克隆了2.2kb的部分bcr cDNA。当时认为bcr由4个外显子构成，CML t（9；22）Bcr基因断裂点位于2.3外显子之间或3.4之间。至此明确证实了CML t（9；22）导致了BCR-ABL融合基因的形成，这也是在人类白血病染色体易位中发现的第一个融合基因。1. BCR基因基因通过多年的研究已了解清楚Bcr基因的结构，对其编码蛋白的功能也有了较深刻的认识。Bcr基因组跨度约为135kb，由23外显子构成，在各种组织中广泛表达。由于剪切不同，其mRNA有两种，分别为4.5与6.7kb，但是两者均翻译成分子量为160KD的蛋白。依据其功能学功能在BCR蛋白中从氨基到羧基可以划分为几个结构域。①二聚体区（DD, dimerisaation domain）介导了BCR之间二聚体的形成。②SH2结合区，可以结合ABL的SH2区。③丝氨酸/苏氨酸激酶激活区。④Rho鸟苷酸交换因子（Rho-GEF, Rho guanine-nucleotide exchange factors）同源区，该区加速RAS-GTP的转换，而使RAS的活性提高。⑤RAS相关蛋白p21和p21rac的GTP酶激活蛋白（GAP、GTPase activating protein）同源区，可使RAS结合的GTP加速水解成GDP，而使Ras失活。2. ABL基因：由12个外显子组成，1b, 1a, 2-11, 外显子1b距离1a约200kb。在脾脏、胸腺、睾丸高表达。由于转录后不同剪切，产生两种mRNA，两者均含外显子2-11，但是每种只含1a（a型）或1b（b型），长度分别为6与7kb编码蛋白均为145kd。B型蛋白氨基末端的甘氨酸可以被肉豆寇酰化，引导蛋白定位于细胞膜上。而a型蛋白则无肉豆寇酰化信号，主要定位于细胞核内。除了使用不同的外显子1a或1b外，两种蛋白的其余部分均由2-11外显子编码，享有相同的结构特征。从氨基端到羧基端可以划分以下几个结构域：①src同源3区（SH3, scr homology 3），参与蛋白间的相互作用，可以识别PXXY序列，结合蛋白的脯氨酸富集区。ABL失去SH3后，则可激活转化细胞的能力。V-ABL中缺乏ABL第1.2外显子编码区，包括SH3区，而在氨基端加上Gag序列。V-ABL具有转细胞的效应，而V-ABL加上SH3区后，其激酶活性与转化活性均降低。以上结果表明SH3区负性调节ABL的功能。②src同源2区（SH2，scr homology 2），可以结合蛋白中磷酸化的酪氨酸残基，而使蛋白结合，相互作用。③src同源1区（SH1），也称之为酪氨酸激酶区，可以使酪氨酸残基磷酸化。④ABL结合位点，富含脯氨酸，可以结合含SH3区的其它蛋白。⑤核定位信号（NLS）。⑥DNA结合区。⑦肌动蛋白结合区。在成纤维细胞中过度表达ABL，细胞不能被转化，而是细胞周期停滞，细胞生长受抑。这些作用与抑癌基因Rb和p53的作用非常相像，提示ABL是细胞生长负性调节因子。ABL在细胞周期的调节作中也发挥作用。在G0期，ABL蛋白结合DNA，并与视网膜母细胞瘤蛋白（Rb, Retinoblastoma）形成复合物。G1到S期转化期间，Rb被磷酸化，与ABL解离，而引起ABL酪氨酸激酶活性的激活。激活的ABL可以使RNA聚合酶磷酸化，而改变转录。另外，ABL本身可以被CDC2激酶磷酸化，之后ABL与DNA解离，细胞进入S期。3. BCR-ABL基因ABL断点主要位于第1或第2内含子上，而BCR的断裂点有三个区域，①主要断点富集区（M-bcr, major breakpoint cluster region），早期在绝大部分CML及50％以上成人ALL的t（9；22）BCR断裂于此区，认为BCR断裂于第2、3内含子上，这样BCR的1-2、1-3外显子与ABL的2-11外显子融合，产生的转录本有两种，分别为a2b2、b3a2，以b3a2多见。随着BCR全长cDNA序列及基因组结构清楚之后，发现上述断裂点实际位于第13、14内含子上，b2a2与b3a2分别包含了BCR第1-13与1-14外显子。目前仍然用b2a2、b3a2描述上述两种BCR-ABL融合基因，两者均编码210KD蛋白（p210 BCR-ABL）。②次要断裂点聚集区，（m-bcr, minor breakpoint cluster region）位于BCR的第1内含子，见于50％的Ph+的成人ALL，80％Ph+的儿童ALL。这样BCR的第一外显子与ABL融合（e1a2），翻译产生190KD蛋白（p190BCR-ABL）。③微小断点聚集区（-bcr），位于BCR第19内含子，见于中性粒细胞白血病。BCR的1-19外显子与ABL融合（e19a2，前称为c3a2），编码230KD蛋白，（p230 BCR-ABL）。P190，p210，p230蛋白中，ABL蛋白结构几乎保持完整，p230中，BCR也近乎完整，p210BCR失去Rac-GAP区，p190BCR则掉Rac-GAP和Rho-GEF区。BCR-ABL定位于细胞浆内，依靠BCR的双聚体区，以形成二聚体，这样使得BCR-ABL酪氨酸激酶活性明显提高，并且对方可以互相使酪氨酸磷酸化。P190转基因小鼠发生AML或ALL。Tec启动子驱动的p210转基因小鼠，第一代发生T细胞ALL，但是它们的子代小鼠产生类似于CML的骨髓增殖性疾病。使用逆转录病毒在小鼠干/祖细胞中转染p210，回输致给死剂量照射的同系小鼠后，小鼠也发生CML样改变，由此看来BCR-ABL确实是一种白血病致病基因。其机制是BCR-ABL可使细胞恶性转化、增殖；可以诱导造血细胞脱离对造血生长因子的依赖性，抑制造血细胞凋亡；抑制髓系祖细胞对骨髓基质细胞的粘附。BCR-ABL本身有多个功能结构域，与多种下游信号传递途径有关联，而导致上述现象的发生。诱导细胞转化和增殖BCR-ABL蛋白对于Ph+细胞的增殖是必需的，通过激活下述信号传递途径而介导了细胞增殖活性。①RAS途径RAS在传递受体酪氨酸激酶的丝裂信号上起着重要作用。Ras 编码分子量为21KD的G蛋白（p21ras），与GTP结合是其活性形式。GAP可以加速使GTP水解为GDP而使Ras失活，而鸟苷酸交换因子（GEF，guanine exchange factor）促进Ras-GDP转换为Ras-GTP，使Ras活性提高。BCR-ABL通过形成同二聚体，交互使对方酪氨酸磷酸化。BCR177位磷酸化酪氨酸与接头蛋白Grb2、SHC、CRKL的SH2结合，这些接头蛋白的SH3区与SOS交换因子的脯氨酸富集区结合，从而使Ras-GDP转换为Ras-GTP，触发一系列激酶蛋白的链式激活。激活的Ras分两个途径引起ERK（extracellurar signal regulated kinase）和JNK（Jun-terminal kinase）的活化，最终导致fos、Jun表达升高。②myc途径：ABL的SH2区可引起myc和细胞周期蛋白素D1表达升高，SH2区的第552位精氨酸（R552）起重要作用。BCR-ABL失去SH2区后，丧失转化纤维母细胞的能力，在同一细胞内表达myc则恢复其突变BCR-ABL的转化效应。③磷脂酰肌醇3’激酶（PI-3, phosphatidylinositol 3）途径：PI-3由p85的调节亚单位与p110催化亚单位组成。P85含有SH2和SH3区，可以起接头蛋白的作用，与受体及非受体酪氨酸激酶、包括BCR-ABL结合，使p110磷酸化而激活。使用反义核苷酸降低p85的表达，或者使用p110抑制剂均可抑制Ph染色体阳性细胞增殖，抑制CML原代细胞的集落形成。④C-CBL途径：C-CBL可与BCR-ABL结合，也可与其它多种蛋白结合，包括Grb2、NCK、14-3-3蛋白、Src激酶、PI-3激酶p85亚单位。CRKL属于CRK接头蛋白家族，可以结合不同的信号传递分子，包括CBL、p130CAS、BCR-ABL、SOS、PI-3激酶。BCR-ABL、CBL、PI-3多聚体复合物在转化中可能起重要作用，这种复合物下激活的靶目标包括丝氨酸/苏氨酸激酶类的蛋白激酶B（PKB，protein kinase B）或AKT。⑤NF-B途径：NF-B途径是一种转录调节因子，调节参与免疫性反应、细胞增殖与分化基因的表达。抑制蛋白I-KappaB结合与NF-B结合，将其滞留于胞浆内。在TNF等的刺激下，I-Kappa激酶被激活，是I-KappaB磷酸化，而与NF-B解离。游离的NF-B得以进入细胞核，发挥调节转录的功能。近来发现BCR-ABL可以活化NF-B依赖性基因表达。活化的NF-B也可阻断Caspase 8的激活来抑制TNF等刺激引起的凋亡。因此，BCR-ABL可以同时刺激增殖和阻断凋亡。BCR-ABL诱导产生生长因子非依赖性与抑制凋亡造血细胞能够在无外源性生长因子刺激下增殖是白血病发生的一个重要步骤。在因子依赖性小鼠髓系祖细胞系中表达BCR-ABL,可以解除对外源性因子的依赖。自内泌环路的建立可能是BCR-ABL表达细胞产生自律性生长的原因。在几种不同的髓系细胞中表达BCR-ABL可以诱导产生IL-3、GM-CSF自分泌环路。已发现CML原始细胞分泌产生IL-3与GM-CSF，并可刺激CML细胞的增殖。成熟髓系细胞数量的增多与集聚是CML的一个显著特征。自从在肿瘤细胞发现细胞凋亡障碍以来，对CML细胞的凋亡也进行了较充分的研究。在撤除生长因子后或接受放射、化疗药物处理后，BCR-ABL表达的细胞系，细胞周期延长并停滞于G2/M期，caspase-3激活延迟，可以延长生存、延迟或减少凋亡。这提示抑制凋亡是CML髓细胞扩增的原因之一。IL-3依赖性小鼠前B细胞系Ba/F3转染BCR-ABL后，引起Bcl-2表达增高，可以抵抗IL-3撤除所致的凋亡，Bcl-2反义RNA可以消除BCR-ABL的保护作用。在32D和FDCP-1细胞中也得到类似的研究结果，BCR-ABL上调BCL-2和Bax的表达，抵抗DMSO诱导的凋亡。BCL-2家族中的凋亡调节因子由细胞死亡激动剂与拮抗剂组成。细胞凋亡的抑制因子（BCL-2、 BCL-XL）与促进因子（BAX、BAD、BCL-Xs）表达的相对水平在部分程度上决定着细胞对凋亡刺激的反应性，BCL-2家族成员在细胞内的定位对于控制凋亡过程起着重要作用。BCL-2亚家族成员中BID和BAD均缺乏线粒体插入信号，在正常健康的细胞中两者定位于细胞浆中与线粒体膜上，另一成员BIM定位于细胞骨架上，受到凋亡刺激后，这些成员转移至线粒体膜上，与膜结合的BCL-2、BCL-XL相互作用而干扰了其功能。BID、BAD和BIM中，仅有BAD受磷酸化调节。AKT/PKB是BAD磷酸化的激酶之一，BAD在112位、136位丝氨酸磷酸化后，与14-3-3家族成员相互作用滞留于细胞浆内而被激活。而BCR-ABL突变体不能保护细胞免于凋亡，BAD处于非磷酸化状态。当培养基中撤除IL-3后，32D细胞胞浆中的丝氨酸、丝氨酸磷酸酶迅速将BAD去磷酸化，BAD转至线粒体上，细胞发生凋亡。而BCR-ABL表达32D细胞，BAD被持续磷酸化，定位于胞浆中而逃避凋亡。另外，这些细胞也同时表达高水平的BCL-2与BCL-XL 。BCR-ABL也可保护死亡受体Fas介导的细胞杀伤作用。K562细胞转染Fas cDNA，对Fas介导的凋亡有抵抗性。当用反义寡核苷酸降低BCR-ABL的表达，可使K562细胞对Fas诱导的凋亡敏感。Janus 家族激酶（JAK，Janus Kinase）包括4个成员，JAK1、JAK2、JAK3和TYK，它们是受体和信号传递蛋白，如STAT（signal transducer and activation of transcription），激活所需的酪氨酸激酶。GM-CSF与IL-3受体的信号传递过程中有JAK-STAT途径的参与。当配体与受体在细胞表面相互作用引起JAK激活使STAT磷酸化。磷酸化的STAT移入细胞核中，识别结合特异的DNA序列，引导转录。在小鼠髓系细胞系，BCR-ABL可以激活STAT1、STAT3、STAT5和STAT6，在CML原代细胞，这些分子也被激活。因此，STAT的激活可能是BCR-ABL发挥其抗凋亡活性的另一途径。CML细胞的粘附异常造血细胞粘附于骨髓基质在造血调控起着十分重要的作用，正常造血祖细胞与骨髓基质结合，增殖能力受抑。现已发现多个家族的分子介导细胞之间、细胞与细胞外基质之间的粘附作用。未成熟的髓系细胞释放入外周血中，这反映了CML细胞可能有粘附缺陷与归巢障碍。已发现CML细胞结合纤维连接蛋白、基质细胞的能力降低。CML细胞表面的粘附分子如LFA-3（leukocyte function antigen 3）、CD56、L选择素表达降低，β-整合素亲和性降低。BCR-ABL通过CRKL、CBL可以使斑状粘附蛋白磷酸化，如Paxillin  talinin、粘着班蛋白、斑性粘附激酶（FAK，focal adhesion molecule）磷酸化，这些斑状粘附分子的改变可能引起了CML细胞的粘附缺陷。
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