九游平台-九游(中国)一站式服务平台


  1. 欢迎访问合肥九游平台和中科金臻生(shēng)物医学有(yǒu)限公(gōng)司官网! 加入收藏(cáng) |联系我们
    九游平台-九游(中国)一站式服务平台

    表(biǎo)观遗传大牛何川一路高歌,继Cell后再登Nature,在表观(guān)遗传领域(yù)又取得新突(tū)破

    source:TIME:2018-11-02 13:21:45分享到:

    iNature

    美国作家丹尼尔·凯斯(sī)在(zài)他最著名的作品之一《献给阿尔吉侬的花束》中,描述了智商低下的查理,通过手术成为了天才的故(gù)事,文中“阿尔吉侬(nóng)”是一只与查理接受了同样手术的(de)小(xiǎo)鼠。现在,科学的研究(jiū)似乎要将这部科幻小说(shuō)的故事变成现实。2018年10月31日(rì),Nature刊登了上海(hǎi)科(kē)技大学周涛团队、芝加哥大学何川团队以及美国宾夕法尼亚大学宋红军团(tuán)队(duì)的学(xué)术论(lùn)文《m6A facilitates hippocampus-dependentlearning and memory through YTHDF1》,文章论述了m6A对学习和记(jì)忆的(de)作用。iNature盘点发(fā)现,在短短的(de)一年,何川在Cell,Mol Cell,Cell Research等杂志(zhì)上发表了7篇关(guān)于m6A的(de)文章,在此,我们特(tè)将(jiāng)何川研(yán)究团队(duì)的这些(xiē)文章(zhāng)总结于此。


    何川



    1Nature:m6A通过YTHDF 1促进海马依赖性学(xué)习和记忆


    N6-甲基腺苷(m6A)是哺乳动物信(xìn)使RNA上最普遍(biàn)的内(nèi)部RNA修饰,通过m6A特异性结合蛋白调控修饰转录(lù)的目的和功(gōng)能。在神经系统(tǒng)中,m6A数量丰(fēng)富,功(gōng)能多样。在之前的研究中人们得知,m6A标(biāo)记不同生理过程中(zhōng)协(xié)调降解的mRNAs组,但是,在(zài)体内m 6A和(hé)mRNA翻译的相关性仍然是(shì)未知的。


    本文中(zhōng),研(yán)究人员发(fā)现,通过结合蛋白YTHDF 1,m6A促进成年小鼠海马(mǎ)体神经(jīng)元刺激反应(yīng)的转录的(de)蛋白翻译(yì),从而促进学习和记(jì)忆。敲除Ythdf 1基因的小鼠显示(shì)学习和记(jì)忆缺陷(xiàn)以及(jí)海马突触传(chuán)递受损。YTHDF 1在成年Ythdf 1-敲除小鼠海马体中的再表(biǎo)达,可以修复行为和突触缺陷,而海马体(tǐ)上特异性精确敲(qiāo)除(chú)Ythdf 1METTL 3(其编码了m6A甲基转移酶复合物中的催(cuī)化组分(fèn))则重现为海(hǎi)马(mǎ)体缺乏症。海(hǎi)马体上mRNAs的YTHDF 1结合位(wèi)点和m6A 结(jié)合位点确定了关(guān)键的神经(jīng)元基因。新(xīn)生蛋白标记和海马体神经元系绳报告(gào)试验表明,YTHDF 1以神经元刺(cì)激依赖的方(fāng)式(shì)促(cù)进蛋白质合(hé)成。总之(zhī),YTHDF 1有助于(yú)翻译m6A-甲基(jī)化神经元mRNAs对神经(jīng)元刺激的反应,这一过程有助(zhù)于学习和记忆。



    高表(biǎo)达YTHDF1(AAV-YTHDF 1)和(hé)对照(AAV-对照)的AAV结构(gòu)示意图(tú)。


    研究证明(míng),YTHDF 1的(de)缺(quē)失损害了海马(mǎ)体突触的(de)基础传递和LTP。YTHDF 1的存在可以加速新(xīn)的蛋白质合成,这是(shì)突触可塑性(xìng)和记(jì)忆形成(chéng)的长期(qī)变化所必需的;Ythdf 1-KO小鼠,刺激依赖的蛋白质合成减弱,导致突触强(qiáng)化(huà)效率较低,达到记(jì)忆形成(chéng)阈值的(de)可(kě)能性较低。m6A对翻译(yì)的促进作用可能是通(tōng)过刺激诱导(dǎo),如文中(zhōng)对YTHDF 1的作(zuò)用,这可能代表RNA甲基化依赖的翻译调节的一个重要方面。


    原文链(liàn)接:

    https://www.nature.com/articles/s41586-018-0666-1




    2Cell Research:A dynamic N6-methyladenosinemethylome regulates intrinsic and acquired resistance to tyrosine kinaseinhibitors


    白血病是一种侵袭性恶性(xìng)肿(zhǒng)瘤(liú),通常与激(jī)活受体酪氨酸激酶(RTKs)突变(biàn)有关,包括BCR / ABL,KIT和FLT3等。许多针(zhēn)对这些突变的酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)已进入临床,但迅(xùn)速获得对TKIs的(de)抵(dǐ)抗是成功治疗白血(xuè)病的主要(yào)障碍。最常被引用的(de)机制是获得性药物(wù)抗性突变,其损害药物结(jié)合或(huò)绕过抑制的RTK信号传导。然而,这不足以揭(jiē)示药物暴露后TKI耐药性的(de)出现相(xiàng)对迅速的情况。在“药物假期”之后(hòu),抗性表(biǎo)型(xíng)是可逆的(de)。许多具有(yǒu)抗性的(de)患者也仅表达(dá)天然激酶(例如,BCR / ABL)或(huò)已(yǐ)经激活平行途径,涉(shè)及(jí)癌基因的过度简(jiǎn)化(例如,BCL-2,BCL-6,AXL和MET)。


    事实上,最(zuì)近的研究结果(guǒ)已经将(jiāng)获得性TKI耐药性与肿瘤内的细(xì)胞异质性和表(biǎo)观(guān)基因组构型的(de)动态(tài)变异联系起来。据推测(cè),异质性肿瘤细胞群中(zhōng)不同的表观遗传模式(shì)可以在细胞命运决定基因的表(biǎo)达中产生多样(yàng)性(xìng)。通(tōng)过药(yào)物选择可(kě)以迅速发展(zhǎn)。然而,TKI抗性中(zhōng)关键表观(guān)遗传事件的描述远未完成。


    N6-甲基腺苷(m6A)是哺乳动物mRNA最常(cháng)见的上皮转录组修饰.14,15,16它由甲基转移酶复合物(wù)(如(rú)METTL3-METTL14)安装,可被去甲基化酶清(qīng)除(如(rú)FTO和ALKBH5)。虽然任何特定m6A残基(jī)的确(què)切(qiē)作用尚(shàng)不清楚,但21个丰富的证据支持m6A甲基(jī)化,一般来(lái)说,严格调节mRNA稳(wěn)定性(xìng),剪接和/或蛋白质翻(fān)译(yì),从而影(yǐng)响基因表达。一(yī)致地,沉默(mò)m6A甲基转移酶(例如(rú),IME4,METTL3的酵母(mǔ)直向同源物)或FTO的(de)敲低改(gǎi)变m6A丰度,重(chóng)新建模基因(yīn)表达(dá)谱和(hé)/或转录物的可变剪接模式(shì)。


    尽管(guǎn)最近(jìn)关于(yú)角色的工作m6A在各种生物学过程中的作用,m6A甲基化是否(fǒu)以及如何调节TKI选择下的(de)细(xì)胞命运决定仍然未知。我们假(jiǎ)设,暴露于TKI后,m6A甲基化的可逆性质使得携(xié)带m6A位点的一组增殖/抗凋亡癌基因上(shàng)调(diào),从而(ér)帮助细胞亚(yà)群逃(táo)避TKI介导的杀伤。为(wéi)了测试(shì)这一点,我们模拟并表征了不同(tóng)白血病(bìng)模型中的TKI抗性,并(bìng)直接在白血病(bìng)细胞的(de)转录组中定位m6A。我们的研究结果表明,内在和诱导型FTO-m6A轴作为表征白血病细(xì)胞异质(zhì)性的新标记,以及白血病细胞产生TKI抗性表型的广泛防御机制。我们的发现确定了针对FTO-m6A轴预防/根除获得性TKI耐(nài)药性的可行性。


    研究人员的研究结(jié)果显示(shì)在酪氨酸(suān)激酶抑制剂(TKI)治(zhì)疗(liáo)期间(jiān)开发抗性表型取决于(yú)白血病细胞中FTO过表达(dá)导(dǎo)致(zhì)的m6A减少。这种失(shī)调(diào)的FTO-m6A轴预先存(cún)在(zài)于幼稚细胞群中,这些细(xì)胞群具有遗传同质(zhì)性,并且响应(yīng)TKI处理(lǐ)是可诱(yòu)导/可逆的(de)。具(jù)有mRNAm6A低甲基(jī)化和FTO上调的细胞在小鼠(shǔ)中表现出更高的TKI耐受性(xìng)和更高的生长速率。通过FTO失活(huó)的m6A甲基化的遗传(chuán)或药(yào)理学恢复使得对TKI敏感的(de)抗(kàng)性细(xì)胞。


    从机制上讲(jiǎng),FTO依赖性(xìng)m6A去(qù)甲基化增强了携(xié)带m6A的(de)增殖(zhí)/存活转录物的mRNA稳定性(xìng),并随后导致蛋白质合(hé)成增加。我(wǒ)们的研究结果确定了m6A甲基化在(zài)调节细胞命运决定中的新功能(néng),并(bìng)证明动态m6A甲基化(huà)组是可逆TKI耐受(shòu)状态的额外表观遗传驱动因子,为癌症中的耐药(yào)性提(tí)供了(le)机制典型范例。





    3Cell:m6A可以控制哺乳动物(wù)的皮质神经元的发生



    由Mett13 / Mett14甲基转移酶复合物催化(huà)产生的N6-甲基(jī)腺苷(gān)(m6A)是最普遍的mRNA内部修饰。 m6A是否调节哺乳动物的大脑发育是未知的(de)。在这里,我们(men)显(xiǎn)示(shì)胚胎小鼠脑(nǎo)中Mettl14敲除(chú)下,m6A缺失,延(yán)长了神经胶质细胞的细胞周期(qī),并将皮质神经发(fā)生(shēng)延伸到出生后阶段;通过(guò)Mettl3敲除,也得到了类似的现(xiàn)象。胚胎小鼠皮层的m6A测序(xù)显示(shì),m6A主要富集在转录(lù)因子(zǐ),神经发生(shēng),细(xì)胞周期(qī)和神(shén)经元分化的mRNA中(zhōng),m6A标记促(cù)进其衰老(lǎo)。进一步的(de)分析发现皮质神(shén)经干细胞中(zhōng)以前未被认(rèn)可的转录(lù)模(mó)式中,m6A信(xìn)号也调节前脑组织中的人皮(pí)质神(shén)经发生。小鼠与人(rén)类皮质神经发生之间的m6A-mRNA全基(jī)因组的比(bǐ)较,揭(jiē)示了人(rén)特异性m6A标(biāo)记的转录本与脑障碍风险基(jī)因(yīn)相关。



    亮点


    • m 6 A缺失,导(dǎo)致皮质神(shén)经原始细胞的细胞周期延(yán)长;

    • 经过比较小(xiǎo)鼠及(jí)人类的m 6 A图谱,呈现出保守及独特性(xìng);

    • m 6 A促进标(biāo)记的神经发生相(xiàng)关的转录本被延迟降解;

    • 转录本的提前印记对于神经元的发生是必需(xū)的。




    4Molecular Cell :FTO在细胞核和细胞质(zhì)中介(jiè)导(dǎo)的差异m6A,m6Am和m1A去甲基化(huà)



    已经提出脂肪量和肥胖相关(guān)蛋白(bái)(FTO)通过全基因(yīn)组关联研究(jiū)(GWAS)与人类肥(féi)胖相关联。已显示FTO的(de)遗传(chuán)变异与(yǔ)食物摄入增加有关,而FTO中的功能丧失突变导致严重的(de)生长迟缓和CNS缺陷。


    由于这些有趣的表型,已经广(guǎng)泛致力(lì)于鉴定底(dǐ)物和理解FTO的生物学功(gōng)能。FTO被鉴定为第一(yī)种RNA去甲(jiǎ)基化酶,其在体外和细胞中催化mRNA中N6-甲(jiǎ)基腺苷(m6A)甲基(jī)化的逆转。 m6A是哺(bǔ)乳动物mRNA中最丰富(fù)的内部修饰。已知m6Am的(de)m6A部分是FTO的体外底(dǐ)物,最(zuì)近的研究表明m6Am通过阻止DCP2介导(dǎo)的脱帽(mào)和microRNA介导的mRNA降解(jiě)来稳(wěn)定mRNA。然而,FTO去除m6Am的功能相关性尚(shàng)未得到充分探索。


    在该项研究组中(zhōng),何川研究组证实FTO可以从纯化的(de)多(duō)腺苷酸化RNA中有效地去甲基化m6A和m6Am。何川研究(jiū)组发现细胞核和细胞质中的FTO定位在细胞(bāo)类型之间变化(huà),并且(qiě)FTO在(zài)细胞核和细胞质中具有不同的底(dǐ)物库(kù)。何川研(yán)究组(zǔ)进一(yī)步鉴定(dìng)了FTO的(de)其他RNA底物,包括(kuò)tRNA中的N1-甲基腺苷(m1A),U6 RNA中的m6A,以及小核RNA(snRNA)中的内(nèi)部和帽m6Am。该研究(jiū)提供了迄今为止FTO介导的RNA去甲(jiǎ)基(jī)化的最(zuì)全面的景观。它揭示(shì)了由FTO介(jiè)导的(de)核与细胞质(zhì)去(qù)甲基(jī)化所赋予的先前(qián)未(wèi)被认(rèn)可(kě)的空间调节,其对(duì)靶RNA发挥不同的作(zuò)用。




    5Nature cell biology:m6A mRNA甲基化是子宫内膜(mó)癌的致癌机制



    N6-甲基腺苷(m6A)是人类(lèi)最普遍的信(xìn)使RNA修饰(shì)形式。这(zhè)种修改是可逆(nì)的,其生物学效应主要是(shì)通过(guò)“写入(rù)”、“橡皮(pí)”和“读取”蛋白来介导的(de)。所谓的“写入”复合物,核心部分为METTL3–METTL14 m6A甲基转(zhuǎn)移酶,还包括(kuò)其他调控因子亚单元,作用是催化m6mRNA甲基(jī)化。至(zhì)少有两种橡皮擦酶(méi)FTO和ALKBH 5介导了(le)甲基化的逆反应。m6甲基化的转(zhuǎn)录被(bèi)读取器蛋白质锁识(shí)别,该蛋白可以调节(jiē)mRNA前(qián)处理、翻译和退化。在哺(bǔ)乳(rǔ)动(dòng)物中,m6A依赖(lài)的(de)mRNA调节(jiē)是必(bì)不可少的(de)。m6A甲基化(huà)的缺(quē)陷影响很多的生物(wù)过程。特别的(de)是,m6A mRNA甲基化通过影响细(xì)胞分化过程中mRNA的转换而调(diào)节干细胞的自我(wǒ)更(gèng)新(xīn)和分化,并在胚胎发育(yù)过程中(zhōng)对(duì)转(zhuǎn)录(lù)组的转换(huàn)起重要作用。与这些作用一(yī)致,m6A mRNA甲基化是(shì)一种影响多种癌(ái)症(zhèng)发生(shēng)和发展(zhǎn)的途径。


    m6mRNA甲(jiǎ)基化对干细胞和癌(ái)细胞生长和增(zēng)殖有着重要影响(xiǎng)。不过,m6A甲基(jī)化如何影响(xiǎng)细胞生长,哪些基础(chǔ)途径和机制(zhì)介导这些变化(huà)仍未完(wán)全阐(chǎn)明。本文(wén)研(yán)究(jiū)子宫内膜(mó)癌(ái)中的(de)这个(gè)问题,其中测(cè)序研究发(fā)现了m6A甲基转移(yí)酶亚基METTL 14的频繁突变。研(yán)究人员发(fā)现与对应的正(zhèng)常子宫内膜相(xiàng)比,约有70%的(de)子宫内膜肿瘤细胞中m6A甲基化有减少的(de)趋势。这些减少(shǎo)的m6A甲基化可能是(shì)由METTL 14的突变或降低(dī)METTL 3甲基转移酶(méi)的表(biǎo)达。通过METTL 14突变或METTL 3下调,降(jiàng)低m6A mRNA在子宫内膜癌细胞中的水平,可促进体外(wài)和活体细胞(bāo)增殖和致瘤性。子(zǐ)宫内膜癌患者(zhě)肿瘤和细胞(bāo)系的m6A -seq特(tè)征显示(shì)m6A mRNA甲基化可(kě)以通过改变影响AKT信号通(tōng)路的(de)关键酶的表(biǎo)达(dá)来促进细(xì)胞增(zēng)殖。抑制AKT活化可以逆转m6A甲基(jī)化减(jiǎn)少引(yǐn)起的增殖增(zēng)加。这些结果(guǒ)共同(tóng)表明了m6A mRNA甲基化为子宫内(nèi)膜癌的致癌机制(zhì),m6A甲基(jī)化可以作为(wéi)AKT信号(hào)调节因子。

    正常子(zǐ)宫内膜(左(zuǒ))和子宫内膜(mó)癌(右(yòu))


    这(zhè)些发(fā)现可能适用于(yú)子宫内膜癌以外由(yóu)AKT信号增强所导致的(de)其他癌(ái)症。其他类(lèi)型可以通过AKT激活的(de)肿(zhǒng)瘤可以利(lì)用异常的(de)RNA甲基化来获得(dé)生存(cún)和生长优势(shì)。事实上,也(yě)有其他研究观(guān)察(chá)到干(gàn)细胞和癌细胞的增殖(zhí)随(suí)着m6A甲基化的减少(shǎo)而增加。当这篇论(lùn)文被审(shěn)查(chá)时,据报道,m6A甲基(jī)化会影响AML中AKT的活性,以及肾细胞(bāo)癌(ái)30T细胞(bāo)分化。虽然(rán)本文的结果表明m6A甲基化(huà)促进子宫内膜肿瘤发生,其他癌症也与(yǔ)METTL 3高表达和(hé)m6A甲基(jī)化增加有关,也可能涉及(jí)不同的(de)机制。然而,我们的结果表明,通过m6A甲(jiǎ)基化调节(jiē)AKT的活性,可(kě)能是一(yī)种影响一系列(liè)其他(tā)生物过程的一般生长控制机(jī)制,这将是未(wèi)来探索的一个新方向。




    6Molecular Cell:Zc3h13调(diào)节核RNA m6A甲基化和小鼠胚胎干细胞自(zì)我更新



    基(jī)因表达(dá)调控(kòng)是生命活动的核心事件之一。RNA化学修饰是基因表达调控的重要(yào)手段(duàn)。RNA m6A修饰广泛存(cún)在于病毒、细菌、单(dān)细(xì)胞(bāo)生物和酵母等多(duō)个物种中,是真核生物mRNA上(shàng)发(fā)生最为广泛的内部化学修饰。


    Zc3h13与WTAP,Virilizer和Hakai互作


    RNA m6A修(xiū)饰参与调节mRNA稳定性、剪接(jiē)加工、转运(yùn)以及翻译等一系列mRNA加工代谢过程,对mRNA的命运决(jué)定发挥重要作用。越来越多的科学证据(jù)显示(shì)mRNA m6A修饰在(zài)细胞分(fèn)化、生物个体发(fā)育及癌症疾(jí)病发生等一系列生命(mìng)过(guò)程中具有重要作用,成为近年(nián)来(lái)表观转录组学的(de)研究热点之一。


    Zc3h13调节mESCs中的mRNA m6A


    哺乳动物细胞中(zhōng)约25%的mRNA有m6A修饰(shì),围绕该(gāi)修饰的甲基(jī)转移(yí)酶复合物、去甲基转移酶和识别(bié)蛋白(bái)的研究较多,但是参与该修(xiū)饰的(de)调控蛋(dàn)白以及该修饰(shì)的(de)位(wèi)点特异(yì)性调控机制(zhì)依然(rán)不(bú)完(wán)全清楚。在该论文(wén)中(zhōng),研究(jiū)者报道(dào)了Zc3h13是一个调控RNA m6A修(xiū)饰的新成员。研究发(fā)现,在小鼠(shǔ)胚胎干细胞中抑制Zc3h13表(biǎo)达导致mRNA m6A水平显著降低(dī),且这些下降的m6A主要发生在mRNA的3’端非编码(mǎ)区域(yù)。


    Zc3h13控制WTAP,Virilizer和(hé)Hakai的核定位


    此前,有报(bào)道显示Zc3h13存在于一个进化上保守的复合物Zc3h13-WTAP-Virilizer-Hakai之中。研究者(zhě)在探讨(tǎo)Zc3h13对m6A调控的分子(zǐ)机制研(yán)究中(zhōng)发现(xiàn)Zc3h13对m6A的调节(jiē)是通过控制复(fù)合物成员WTAP/Virilizer/Hakai的细胞(bāo)定位(wèi)而发生作用的。抑制(zhì)Zc3h13表达导致复(fù)合物成员WTAP、Virilizer及Hakai蛋白发生由细胞核向细胞质(zhì)的转移,同时(shí)伴随(suí)甲基转移酶Mettl3和(hé)Mettl14蛋白核(hé)内组分的减少,从而(ér)抑制m6A的形成。


    Zc3h13丧失损(sǔn)害mESC自我更新


    有意思的是,在细(xì)胞(bāo)中敲低WTAP、Virilizer和Hakai,Zc3h13的核内定位并不受影响,这提(tí)示了Zc3h13在该复合物的(de)细胞定位中具有独特的作用;同时,也为揭示m6A 修饰(shì)的特异调控(kòng)机制提供了线索。此(cǐ)外,研究者还发现敲低Zc3h13会(huì)损(sǔn)害小鼠胚(pēi)胎干细胞的自我更新潜能并(bìng)促进细胞的分(fèn)化,为m6A途径调节小鼠胚胎干细胞(bāo)的多(duō)潜能性提供了进(jìn)一步(bù)的证据和线索。


    文章模型(xíng)


    复(fù)旦(dàn)大学刁建波副研究员、施扬教授、石雨江教授和芝加(jiā)哥大学何川教(jiāo)授为论文的(de)共同通讯(xùn)作者。复旦(dàn)大学生物(wù)医学(xué)研究(jiū)院博士研究(jiū)生温菁、吕(lǚ)瑞途和博士后(hòu)马红辉为论文的共同第一作者。




    7Cell Research:5-羟甲基胞嘧啶在循环无细胞DNA中的(de)特征是人(rén)类癌(ái)症的(de)诊断生物标志物



    DNA修饰如(rú)5-甲基胞嘧啶(dìng)(5mC)和5-羟(qiǎng)甲基胞嘧啶(dìng)(5hmC)是(shì)已知影响哺乳动物基因表达的表(biǎo)观遗传学标记。鉴于它(tā)们在人类基(jī)因组(zǔ)中的(de)广泛分(fèn)布特性,与基(jī)因表达密切相关和(hé)高度的化学稳定性,这些DNA表(biǎo)观(guān)遗传标记可以作为(wéi)癌症诊断的(de)理(lǐ)想生物(wù)标志物(wù)。利用高度敏感和(hé)选择性的化(huà)学标记技术,何川等人在这(zhè)里收集了最近诊断患有结(jié)直(zhí)肠癌,胃癌,胰(yí)腺(xiàn)癌,肝癌或(huò)甲状腺癌(ái)的患者和(hé)来自90个健康个体的(de)正常组织样(yàng)品,进行对循(xún)环无细(xì)胞DNA(cfDNA)5hmC分(fèn)析。


    去甲(jiǎ)基化过(guò)程

     发现(xiàn)5hmC主要分布在转录活性区域,与开放的染(rǎn)色质和活性组蛋白修饰相一致。在cfDNA中鉴定出可靠(kào)的癌症相(xiàng)关的5hmC标签,这是特定癌症(zhèng)类型的特征。基于5hmC的循(xún)环cfDNA生(shēng)物标志物(wù)对结肠直(zhí)肠癌和胃(wèi)癌具有高度预测性,优于常规生(shēng)物(wù)标志物(wù),与来自组织(zhī)活检的5hmC生物标志物(wù)相当。因此,这种(zhǒng)新的策(cè)略可以导致(zhì)从(cóng)血液样本(běn)的(de)分析中发展有效(xiào)的,微创(chuàng)的癌症诊断(duàn)和预(yù)后(hòu)方法。


    癌(ái)细胞释(shì)放DNA到血液


    胞嘧啶(dìng)甲基(jī)化(形成(chéng)5-甲(jiǎ)基胞嘧(mì)啶,5mC)是影响(xiǎng)基因(yīn)表达的公认(rèn)的表观遗传学修饰【1,2】。 DNA的5mC重构在(zài)哺乳动物发育和细胞分化以及癌症发生,进展(zhǎn)和(hé)治疗反应过程中广泛使(shǐ)用【3,4】。哺乳(rǔ)动物基因(yīn)组(zǔ)中的活性去甲基化是由将5mC修饰氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)【5,6】,以及进一步(bù)转化(huà)为5-甲酰基胞嘧(mì)啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)的TET家族的双加氧酶(méi)完(wán)成【7,8,9】。 “中(zhōng)间”5hmC不仅标志着活跃的去甲基(jī)化,而且还是一(yī)个相(xiàng)对(duì)稳定(dìng)的DNA标记,具有不同的(de)表(biǎo)观遗传(chuán)角色(sè)【2,10-15】。 5hmC在各种哺(bǔ)乳动(dòng)物(wù)细(xì)胞和组织中最近的全(quán)基因组测(cè)序图谱(pǔ)支(zhī)持其作为基因表达的标记的作用(yòng)【16-21】;它(tā)在增强子,gene body和启动子富(fù)集,5hmC的变化(huà)与基因表达水(shuǐ)平的(de)变化相关【22,23】。


    高(gāo)通量测序


    来自循环(huán)血液中不(bú)同组织(zhī)的无细胞(bāo)DNA(cfDNA)的(de)发(fā)现对临床(chuáng)具有革命(mìng)性的潜在应用【24】。基于液体活检的生物标志物(wù)和检测工具(jù)与现有的诊(zhěn)断和预(yù)后方法相比(bǐ)具有显著(zhe)的优势,包括微创。因此,他(tā)们具有成本效益的潜力(lì),可以(yǐ)促进(jìn)更高的患者依从性和临床便利性,从而(ér)实现动态(tài)监测【25】。


    人(rén)类癌症的cfDNA中,检测5hmC的(de)生物标志物


    肿瘤相关的cfDNA体(tǐ)细胞突变已经显示与肿(zhǒng)瘤组织共享,尽管低的突变频率和缺乏来源组织的信息(xī)阻碍了检测的敏(mǐn)感性。 5mC和(hé)5hmC来自(zì)液体活组织检查的cfDNA可以作为平行或更有价值的生(shēng)物标志物(wù),用于人类疾病的非侵入性诊断和预(yù)后(hòu),因为它们概括了相关细胞状态中的基(jī)因表达(dá)变化(huà)。如果(guǒ)可以灵敏地(dì)检测这些胞嘧(mì)啶修饰模式,则可以鉴定疾(jí)病特异性生物标志物,用(yòng)于早期的肿(zhǒng)瘤检测,诊断和预后。


    5hmC在癌细胞的差异化富集(jí)


    高(gāo)通量测(cè)序是(shì)检测全(quán)基因组胞(bāo)嘧啶修饰模(mó)式的理想平台。全基因组亚硫酸氢盐测序或替代方(fāng)法已应用于生(shēng)物(wù)标志物研究【26-28】。组织和癌症特(tè)异性(xìng)甲基化位点(diǎn)在跟(gēn)踪来自(zì)循环血的(de)来源组织中,表(biǎo)现出有(yǒu)希望的潜力。然(rán)而,5mC主要作为人类基因组中(zhōng)高(gāo)背(bèi)景水平的抑制性标记,并且其用(yòng)亚硫酸氢盐处理的测(cè)序一直受到广泛的DNA降解。利(lì)用(yòng)羟甲基的存在,选择性(xìng)化(huà)学标记可应用于使(shǐ)用(yòng)低水平(píng)的DNA以(yǐ)高灵(líng)敏度检测5hmC。在这里,何川等研究组建立了5hmC临床诊断技术(shù),用于cfDNA 5hmC分(fèn)析(xī)。显(xiǎn)示显(xiǎn)示(shì)cfDNA的5hmC差异富集,是实体瘤的优秀(xiù)标记。


    胰腺癌(ái)5hmC分布状况


    癌症cfDNA的动态在很(hěn)大程度上还(hái)不清楚。在简化的模型(xíng)情(qíng)况下(xià),肿瘤组织的gDNA被(bèi)释放到(dào)血浆中并(bìng)且经(jīng)历降解(jiě),达到与来自正常健康组织的背景cfDNA类似的平衡。基因座特异性5hmC修饰似乎(hū)是5hmC水平的主(zhǔ)要决定因素(sù),具有组织特(tè)异性,然后癌症状态增加额外的变化层。这(zhè)些(xiē)组织,以及在较小的程度上肿瘤组织释(shì)放的DNA中的癌症特异性信号,略微改(gǎi)变背景(jǐng)血(xuè)浆cfDNA的5hmC修饰谱。从肿(zhǒng)瘤组织中释放的cfDNA越多,转移越大(dà),给区(qū)分肿瘤来源的生(shēng)物(wù)学和(hé)临床变化提供了更大的(de)能力。因此,整合来自不同(tóng)组(zǔ)织类型的gDNA的5hmC概况,以实现对(duì)癌症生(shēng)物标(biāo)志物的疾病特异性的未来评估,将是至关重要的。


    胃癌(ái)中5hmC分布状况(kuàng)


    此外,实体瘤由(yóu)癌干细(xì)胞和癌细胞组成,在由(yóu)白细胞(bāo),间充质细胞(bāo)和细(xì)胞(bāo)外(wài)基质(zhì)构成的(de)微环境中。肿(zhǒng)瘤进展启动了以(yǐ)缺(quē)氧和(hé)血管形成(chéng)为特征的局部(bù)环(huán)境的变(biàn)化梯度(dù)。在生长的肿(zhǒng)瘤及其周围的细胞内,可能(néng)存在广泛的变异性(xìng),使得某些类(lèi)型的细(xì)胞倾向于凋(diāo)亡并(bìng)将(jiāng)DNA释放到循环中。


    血(xuè)浆cfDNA中观(guān)察到癌症相(xiàng)关5hmC变化的起(qǐ)源


    何川(chuān)等研究组预计(jì)在血浆(jiāng)cfDNA中观察到的5hmC的癌症相关变化是由肿瘤组织内或周围的不同组细胞贡(gòng)献的。肿瘤相(xiàng)关组织(zhī)的单细胞或细胞(bāo)类型特(tè)异(yì)性5hmC分析和使用适当的细胞(bāo)类型标记物,将揭示这些修饰(shì)的细胞特异性的程度和分布,并进(jìn)一步阐明(míng)有助于在血浆cfDNA中(zhōng)观察到(dào)癌症相关(guān)的5hmC变(biàn)化。这是这(zhè)个学科所要达(dá)到的意图,同时也是未来的发展方向。



    合肥九游平台和中科金臻生物医学有限公司 版权所有(yǒu) 皖ICP备16021320号-1 Designed by Wanhu

    九游平台-九游(中国)一站式服务平台

    九游平台-九游(中国)一站式服务平台