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DNA甲基化作为一种沉默的表观遗传学标记物在20世纪70年代首次被提出,基因启动子的高甲基化致使抑癌基因表达失活被认为是大多数肿瘤的普遍特征。通过使用DNA去甲基化药物,肿瘤细胞可以重新编程到更正常的状态,5-aza-2’-脱氧胞苷(DAC)等DNA去甲基化药物已被临床用于癌症治疗。然而,作为第一代同时也是临床上应用最多的去甲基化药物,DAC的治疗效果并不十分理想。尤其实体瘤方面,DAC的治疗效果明显弱于血液病。即使在作为一线治疗药物的骨髓增生异常综合征患者中,接受DAC治疗的患者中也只有大约50%达到预期的临床反应。通过科研人员进一步的研究表明,这种现象的发生在一定程度上是由于只有一小部分DAC去甲基化的基因可以被重新激活,而与之相反的,肿瘤细胞中许多拥有高甲基化启动子的基因仍在积极表达,这表明控制基因表达的机制比我们所了解的更为复杂。之前的研究已经确定了与癌症相关的同一基因的不同转录亚型,但是,这些异构体是如何产生的机制仍然并不十分清楚。在这里,我们使用RRBS和RNA-seq技术对启动子高甲基化的基因和基因的转录水平进行对比分析发现,基因启动子的甲基化程度与基因表达程度之间并不完全匹配。而进一步的研究表明,外显子的转录与其附近CpG岛(CGIs)的甲基化水平存在显著的负相关性。基于这些结果,我们假设在基因结构域内可能存在启动外显子转录的“类启动子”元件,并通过双荧光素酶报告基因表达实验和RNA聚合酶免疫沉淀实验初步验证了这一推测。进一步的,我们还证明了这些类启动子元件的活性的确会受到邻近CGIs甲基化程度的影响,更重要的是,与传统的启动子不同,这些存在于基因结构域中的CGIs对DAC的去甲基化作用不敏感,但可以被羟甲基化酶TET1去甲基化。TET1通过反复氧化5-甲基胞嘧啶(5mC)至5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)参与DNA去甲基化,并因此与多种癌症进展相关。TET1的突变或低表达,以及5hmC在不同基因组区域的降低,不仅发生在血液病恶性肿瘤中,也发生在实体癌中。然而,对TET1和5hmC如何影响肿瘤基因表达的认识还存在巨大的不足。本研究首次揭示了TET1与基因结构域中的元件在基因转录调控中的功能。进一步地,本项研究揭示了组蛋白H3K36me3可能影响类启动子活性的新机制,并发现TET1也参与其中。TET1催化5mC生成的5hmC可以通过招募Me CP2和CREB1作为SETD2启动子的共激活因子,增强SETD2基因的表达,进而导致H3K36me3在基因体中的表达增加。在本项研究中,我们发现了基因结构域中可能存在着类启动子元件,而TET1可以通过基因内去甲基化影响假定启动子的转录活性,此外TET1还可通过参与调节H3K36me3这一组蛋白修饰在基因结构域上的含量进一步影响基因结构域上的转录。随着基因组序列数据的大量涌现,全面了解转录起始过程,对启动子序列进行表征和预测是非常重要的。