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Mol Cell: 超级增强子突变促黑色素瘤生长
发布时间:2017-12-19 14:44:08 | 浏览次数:

BET,溴结构域和超末端结构域家族,它的抑制剂BETi目前是很有前景的转移性黑色素瘤治疗药物,但作用机制尚不明确。最近,来自纽约大学郎格尼医学中心的研究者于Molecular Cell 发表了一篇文章,解答了这个问题。


1. AMIGO2—黑色素瘤的生存基因


研究者从对BET抑制剂JQ1敏感的基因中,逐步筛选出黑色素瘤细胞特异的78个过表达的原致癌基因,再从中选择出8个尚未报道与黑色素瘤发生发展有关的基因,接受功能缺失性筛选:


siRNA实验结果显示,除了阳性对照HMGA2,令黑色素瘤细胞SKmel147增殖缺陷最明显的是AMIGO2

 

左图:黑色素瘤的AMIGO2 蛋白质水平比正常黑色素细胞NHM高;右图,敲降AMIGO2,肿瘤生长减缓。



2. 超级增强子的鉴定


已有报道表明,癌基因的表达以及对BETi的敏感性和BET上的超级增强子 (SEs) 以及启动子相关。因此,为了进一步研究AMIGO2正调控黑色素瘤的机制,研究者对SKmel147细胞进行了BRD4的ChIP-seq:


通过BRD4的ChIP-seq,鉴定出SKmel147细胞的464个SEs,4678个TEs,它们同时富集有BRD2、H3K27ac修饰和MED1。其中AMIGO2与两个SEs有关。


通过ATAC-seq (转座酶可进入性染色质测序) 和H3K4me1、H3K27ac的ChIP-seq,研究者鉴定得黑色素瘤细胞的SEs内有1400个组成型增强子 (constituent enhancers, 组成SEs的普通增强子),这些增强子有着开放的染色质结构、H3K27ac和H3K4me1修饰,但它们在正常黑色素细胞中并没有开放结构和这两种组蛋白修饰,表明正常黑色素细胞癌化涉及增强子的重新分布,从而促进黑色素瘤基因表达。   


 

在SKmel147细胞的AMIGO2 TSS上鉴定得两个突变的SEs,三者位于同一个突变的TAD (拓扑相关结构域) 和LAD (板层关联结构域):


研究者关注更靠近AMIGO2上游的一个SE,它在几种黑色素细胞中都出现,表明AMIGO2受它调控是保守的。


ATAC-seq和ChIP-seq结果表明,在这个SE里有5个组成型增强子 (E1-E5),E1~3在几种黑色素瘤细胞中都有,E4、E5主要在SKmel147细胞中;黑色素瘤细胞的AMIGO2和SEs比正常细胞富集有更多的BRD2、BRD4。


3. 进一步研究机制: SEs、BET、AMIGO2如何联合作用


左图,对top 150 SEs进行motif分析,得到FOSL2、TEAD4等TF (转录因子);右图,敲降这两个转录因子,会导致AMIGO2减少,表明AMIGO2在黑色素瘤中的表达与这些TF有关。



通过启动子光素酶表达实验、CRISPR/Cas9删除E2-5实验,发现在黑色素瘤中,更靠近上游的这个SE能调控AMIGO2表达。

 

4. 总结


这项研究观察到黑色素瘤的增强子发生突变,AMIGO2 SE存在于所有研究的黑色素瘤细胞类型中,但是在正常的黑色素细胞中没有活性。研究者认为,在转化的过程中,这个SE是具有活性的,然后获得BRD2、BRD4、FOSL和TEAD转录因子;在BETi处理后,BET从AMIGO2 SE和启动子上离开,导致转录下调。但是仍不清楚BETi能否让这些TF脱位,以及BET蛋白和TF是怎样与AMIGO2 SE合作的,这些疑点有待研究者们继续探索。


E.正常黑色素细胞中的AMIGO2表达水平很低,且没有活性SE;癌化的时候,BRD2和BRD4增加,转录因子FPSL2和TEAD4/1发生变化,引发全范围的表观重编程,包括产生SE,激活关键黑色素瘤生存基因,如AMIGO2;BETi处理后,BET蛋白从SE和启动子上离开,使基因沉默。F. AMIGO2与PTK7相互作用,抑制CTF2-PTK7在核累积。在BETi和AMIGO2 KD的作用下,CTF2-PTK7核水平上升,可能导致基因表达的变化。

 

原文:Fontanals-Cirera Bet al. Harnessing BET Inhibitor Sensitivity Reveals AMIGO2 as a Melanoma Survival Gene. Mol Cell. 2017 Nov 16;68(4):731-744.e9.

 
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