《Nature | 跨11种肿瘤类型:揭示与癌症演变相关的表观遗传调节》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-11-06
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    2023年11月1日,来自美国圣路易斯华盛顿大学的Li Ding团队和普林斯顿大学的Benjamin J. Raphael团队等在Nature杂志上合作发表了文章 Epigenetic regulation during cancer transitions across 11 tumour types ,该研究将snATAC-seq与snRNA-seq相结合以实现对含11种癌症类型的225个肿瘤样本染色质可及性和转录组的同时分析,确定了与癌症相关表观遗传驱动因素,并强调了转录因子作为预后标志物的潜力。

    该团队对从涵盖11种癌症类型的201名患者的158个原发性肿瘤样本和52个转移性肿瘤样本以及15个正常邻近组织(NAT)中获取的225个样本进行snATAC-seq和sc/snRNA-seq分析,以系统识别不同癌症类型中的细胞亚群,并追踪从正常组织到原发肿瘤再到转移癌的转变过程。每个样本平均有126196个染色质可及区域(ACR),将每种癌症类型与所有其他癌症类型进行比较,确定了56001个组织和癌细胞特异性的差异可及域 (DACR)。他们还将癌细胞与各自对应的正常细胞相比较,确定癌细胞中可及性增加和减少的区域以探索正常细胞向癌细胞转变的遗传和表观遗传变化,总体来看,53%的DACR存在于增强子区域,37%存在于启动子区域,表明它们与基因表达变化的功能相关。此外,作者还通过对DACR和DEG(差异表达基因)进行比对,以建立ACR与基因间的联系,发现诸如转录因子基因KLF6和PPARG在胰腺导管腺癌(PDAC)细胞中获得可及性的增强子相联系的证据等。

    这项工作对于了解正常细胞向癌细胞、从原发癌向转移性癌转变时染色质可及性的变化以及染色质可及性、遗传改变和转录模式之间相互作用而言至关重要,代表着癌症发生和转移扩散关键事件相关基因的染色质可及性变化可能作为潜在的治疗靶点。

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    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
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    • 2024年4月24日,蒙彼利埃大学G. Cavalli、A.-M. Martinez共同通讯在Nature发表题为Transient loss of Polycomb components induces an epigenetic cancer fate的文章,发现作为维持细胞身份所必需的表观遗传学调节因子的多梳群(Polycomb group, PcG)蛋白的短暂破坏可以引发一种自我延续的癌症状态。这一发现挑战了长期以来认为癌症仅由基因突变驱动的观点,并突出了表观遗传机制在肿瘤发生中的潜在作用。 研究人员在果蝇身上使用了一种复杂的系统,使它们能够有条件地消耗PRC1(Polycomb Repressive Complex 1)亚基PH,随后恢复其表达。值得注意的是,即使在PH水平恢复后,在早期发育阶段短暂的24小时PH消耗也足以引发眼视盘中的肿瘤形成。这些肿瘤被称为表观遗传学引发的癌症(EIC),表现类似人类癌症的特征,包括过度生长、细胞极性丧失和分化受损。然后,作者发现EIC不是由在持续的PH耗竭时观察到的广泛的转录失调驱动的。相反,一个特定的基因集,包括JAK-STAT信号通路的关键成员和转录抑制因子ZFH1(与人致癌基因ZEB1同源),尽管在大多数PcG结合位点恢复了PH水平并重新建立了正常的染色质景观,但仍保持不可逆的上调。 进一步的研究表明,这些不可逆上调的基因与不同的染色质可及性模式有关,富含特定的转录因子结合基序,如STAT92E(STAT转录因子的果蝇同源物)。值得注意的是,EIC中STAT92E或ZFH1的缺失部分挽救了致癌表型,表明它们在维持肿瘤状态中的关键作用。值得注意的是,作者证明EIC可以在成年果蝇中通过连续的同种异体移植物自主繁殖,随着时间的推移表现出越来越强的侵袭性和转移潜力。这一进展暗示了额外的表观遗传学或遗传修饰的潜在获得,而这些修饰进一步增强了这些细胞的成瘤能力。 这项研究的发现对我们理解癌症的发生和发展具有深远的意义。通过证明短暂的表观遗传扰动可以触发自我延续的癌症状态,作者挑战了癌症完全由基因突变驱动的教条。这项工作为研究表观遗传机制在肿瘤发生中的作用开辟了新的途径,并突出了在癌症治疗中靶向表观遗传调节因子的潜力。 此外,将STAT92E和ZFH1等特定因子鉴定为EIC状态的关键驱动因素,为深入了解这一现象的分子机制提供了依据,并可能为开发靶向治疗策略铺平道路。此外,观察到EIC可以随着时间的推移获得越来越强的攻击性,这就提出了一个有趣的问题,即表观遗传和基因改变在形成肿瘤进化过程中的潜在相互作用。
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    • 来源专题:中国科学院亮点监测
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2019-03-30
    • RNA的表观遗传修饰是RNA调节基因表达的化学基础,利用新反应技术和新分子工具对RNA修饰进行精准调控对揭示RNA介导的遗传信息表达网络具有重要意义。然而由于RNA本身的不稳定性,使得在活细胞水平进行化学调控变得异常艰难。N6-甲基腺嘌呤(m6A)是真核生物最常见和最丰富的一种修饰,占甲基化修饰的80%以上。m6A修饰广泛参与调控mRNA的剪接、运输、稳定性和翻译效率等,并且与肥胖和肿瘤等多种生理功能异常及疾病相关。发展能够直接与m6A修饰进行相互作用的小分子化合物,以此实现在细胞水平上特异性识别m6A修饰并且进行选择性调控,更加精确地描绘RNA的修饰动态过程及其效应,具有十分重要的生物学意义和应用价值。   在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,中国科学院化学研究所分子识别与功能重点实验室研究员程靓团队长期从事该领域的基础研究,发展了一系列针对重要RNA表观遗传修饰的高选择、高灵敏、时空分辨的化学转化、荧光标记的原理和方法。他们前期报道了首例在蓝光照射下,维生素B2选择性促进核苷水平的m6A去甲基化研究(Chem. Commun. 2017, 53, 10734),为后续在细胞水平调控m6A奠定了基础。最近,他们和活体分析化学重点实验室研究员汪铭课题组合作,首次实现了化学小分子对RNA表观遗传修饰的直接干预。研究表明,核黄素单核苷酸(FMN)作为人工去甲基化酶,能够利用细胞中的氧气实现核苷、寡核苷酸以及活体细胞水平上的m6A去甲基化。FMN的作用方式是特异性地氧化N6-甲基取代的腺苷,而不是传统的作为甲基化酶的抑制剂或去甲基化酶的激动剂。即使在甲基化酶过表达的细胞中,FMN依然可以有效地下调m6A的表达水平,表明FMN有望作为新型的靶向m6A修饰的小分子抑制剂进行开发,对治疗由m6A过表达引起的生理疾病以及深入研究m6A的生物学功能提供了候选化合物。相关成果发表于《德国应用化学》