超级增强子驱动的 TOX2 介导自然杀伤/T 细胞淋巴瘤的肿瘤发生
发布日期：2024-05-28 浏览次数：234
超级增强子
增强子（Enhancer），位于结构基因附近，是一类非编码DNA顺式作用元件，在真核生物的发育过程中通过结合转录因子、辅因子以及染色质复合物作用于启动子，可以激活或增强基因的转录。简单说：增强子是能够增加启动子活性从而增加基因转录频率的DNA序列。
超级增强子与启动子
增强子和启动子虽然都是基因表达调控的重要元件，但它们在功能、位置和作用机制上有所不同。增强子是一种顺式作用元件，能够提高特定基因的转录活性，增强启动子的活性。增强子通常位于基因的上游或下游，不一定要靠近它所作用的基因，也不限于促进某一特殊启动子的转录，能够刺激在其附近的任一启动子。增强子能够在两个方向上产生作用，通常包含针对组织特异性和发育阶段特异性转录因子的多个结合位点。
启动子是另一类重要的顺式作用元件，位于基因转录起始位点（TSS）附近，是RNA聚合酶与模板DNA准确结合并
具有转录起始特异性的区域。启动子通常在基因的上游，包含转录起始位点和其他调控元件，如TATA框和CAAT框，这些元件有助于确定转录的起始位置和水平。增强子和启动子都是调控基因表达的关键元件，但增强子主要负责提高转录效率，而启动子则确定转录的起始位置和水平。两者共同作用，确保基因以正确的时间和水平表达。
超级增强子的鉴定
目前对增强子鉴定，主要采用染色质免疫共沉淀技术（ChIP-seq）针对活性增强子相关联的因子或组蛋白修饰进行检测，如转录因子、转录辅激活因子(如Mediator、p300)、组蛋白修饰H3K27ac 和H3K4me1等。活性增强子通常同时含有H3K27ac和H3K4me1修饰，而静态增强子(poised enhancer)一般同时具有H3K4me1和H3K27me3组蛋白标记。
(1)ChIP-seq/ChIP-ChIP识别转录因子结合位点;
(2) 增强子特异的因子也可用于识别增强子，如EP300，EP300 的结合位点常用于预测增强子；
(3)RNA 聚合酶 Ⅱ 能与数千个增强子结合，所以 RNA 聚合酶 Ⅱ 的最大亚基POLR2A 也可用于寻找增强子位点；
(4)脱氧核糖核酸酶 Ⅰ 超敏位点 (DHS) 代表开放染色质区域，许多覆盖有增强子；
(5)甲醛辅助分离调控元件 (FAIRE) 结合测序，能识别大量激活调控元件，包括增强子；
(6) 一些组蛋白修饰模式反应了不同的染色质状态，如H3K4me1 和 H3K27ac 的结合广泛用于增强子的标记；
(7) 增强子序列能够转录，转录的增强子RNA(eRNA) 也是激活增强子的标志；
(8)染色体 3D 构象的方法 (e.g. 5C and ChIA-PET, Capture-C) 也能提供增强子 - 启动子相互作用的信息。
鉴定出超级增强子之后，可以根据基因位置预测超级增强子所调控的编码蛋白基因和非编码RNA的表达，通过结合转录组测序技术，可以对超级增强子和肿瘤异常高表达的mRNA、lncRNA、circRNA、miRNA进行关联分析，从而推断关键的超级增强子，进一步锁定肿瘤相关的基因，有利于指导下一步的抗肿瘤功能研究。
文献
2023年4月份新加坡国立大学（NUS）癌症科学研究所的团队在Molecular Cancer上发表了题为“Super-enhancer-driven TOX2 mediates oncogenesis in Natural Killer/T Cell Lymphoma”的研究性文章（IF：37.3）。
研究背景
外周NK/T细胞淋巴瘤（NKTL）是一种与爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）有关的非霍奇金淋巴瘤。这种癌症在亚洲和拉丁美洲较普遍，主要发生在上消化道。NKTL的标准治疗方法是化疗结合放疗，但常常会出现复发率高和严重副作用的问题。尽管已经有新的疗法（如PD-1抗体）被开发出来，但NKTL的治疗目前仍然是一个挑战。如果能更深入地理解这种疾病的分子机制，就有望指导开发出有效的靶向疗法，以提高NKTL患者的生存率，特别是对那些难治病例和复发病例。
以往的基因表达谱研究已经发现了NKTL病理过程中的一些失调信号通路，包括JAK/STAT通路、PDGF通路、NOTCH-1信号通路和NFκB通路等。研究人员在NKTL的肿瘤细胞中也发现了一些与正常NK细胞相比表达增强的基因，如BIRC5、RUNX3、AURKA和EZH2，这些基因在疾病进程中起重要作用。此外，表观遗传程序的改变也被发现与NKTL的发病机制有关。
这项研究中，研究人员把目光聚焦在了DNA调控元件的一个区域——增强子上，增强子能通过与基因启动子的长距离染色质相互作用，增强基因的转录。超级增强子（SE）是一组靠得很近的增强子，在各种实体瘤和血液恶性肿瘤中都有报道发现致癌性SE的异常聚集和激活。但在NKTL中，SE的图谱和生物学功能还不清楚。因此，该研究的目标是定义NKTL的SE图谱，以更好地理解NKTL的分子病理机制，并找出新的治疗靶点。
结果分析
研究发现，非霍奇金淋巴瘤（NKTL）患者中的一种转录因子TOX2水平的异常增加会导致NKTL的生长和扩散，并过度生产PRL3—一种在多种类型的癌症的存活和转移中都起关键作用的致癌性磷酸酶。这一重大发现有望为NKTL患者提供潜在的新治疗方法。
超级增强子
增强子（Enhancer），位于结构基因附近，是一类非编码DNA顺式作用元件，在真核生物的发育过程中通过结合转录因子、辅因子以及染色质复合物作用于启动子，可以激活或增强基因的转录。简单说：增强子是能够增加启动子活性从而增加基因转录频率的DNA序列。
超级增强子与启动子
增强子和启动子虽然都是基因表达调控的重要元件，但它们在功能、位置和作用机制上有所不同。增强子是一种顺式作用元件，能够提高特定基因的转录活性，增强启动子的活性。增强子通常位于基因的上游或下游，不一定要靠近它所作用的基因，也不限于促进某一特殊启动子的转录，能够刺激在其附近的任一启动子。增强子能够在两个方向上产生作用，通常包含针对组织特异性和发育阶段特异性转录因子的多个结合位点。
启动子是另一类重要的顺式作用元件，位于基因转录起始位点（TSS）附近，是RNA聚合酶与模板DNA准确结合并
具有转录起始特异性的区域。启动子通常在基因的上游，包含转录起始位点和其他调控元件，如TATA框和CAAT框，这些元件有助于确定转录的起始位置和水平。增强子和启动子都是调控基因表达的关键元件，但增强子主要负责提高转录效率，而启动子则确定转录的起始位置和水平。两者共同作用，确保基因以正确的时间和水平表达。
超级增强子的鉴定
目前对增强子鉴定，主要采用染色质免疫共沉淀技术（ChIP-seq）针对活性增强子相关联的因子或组蛋白修饰进行检测，如转录因子、转录辅激活因子(如Mediator、p300)、组蛋白修饰H3K27ac 和H3K4me1等。活性增强子通常同时含有H3K27ac和H3K4me1修饰，而静态增强子(poised enhancer)一般同时具有H3K4me1和H3K27me3组蛋白标记。
(1)ChIP-seq/ChIP-ChIP识别转录因子结合位点;
(2) 增强子特异的因子也可用于识别增强子，如EP300，EP300 的结合位点常用于预测增强子；
(3)RNA 聚合酶 Ⅱ 能与数千个增强子结合，所以 RNA 聚合酶 Ⅱ 的最大亚基POLR2A 也可用于寻找增强子位点；
(4)脱氧核糖核酸酶 Ⅰ 超敏位点 (DHS) 代表开放染色质区域，许多覆盖有增强子；
(5)甲醛辅助分离调控元件 (FAIRE) 结合测序，能识别大量激活调控元件，包括增强子；
(6) 一些组蛋白修饰模式反应了不同的染色质状态，如H3K4me1 和 H3K27ac 的结合广泛用于增强子的标记；
(7) 增强子序列能够转录，转录的增强子RNA(eRNA) 也是激活增强子的标志；
(8)染色体 3D 构象的方法 (e.g. 5C and ChIA-PET, Capture-C) 也能提供增强子 - 启动子相互作用的信息。
鉴定出超级增强子之后，可以根据基因位置预测超级增强子所调控的编码蛋白基因和非编码RNA的表达，通过结合转录组测序技术，可以对超级增强子和肿瘤异常高表达的mRNA、lncRNA、circRNA、miRNA进行关联分析，从而推断关键的超级增强子，进一步锁定肿瘤相关的基因，有利于指导下一步的抗肿瘤功能研究。
文献
2023年4月份新加坡国立大学（NUS）癌症科学研究所的团队在Molecular Cancer上发表了题为“Super-enhancer-driven TOX2 mediates oncogenesis in Natural Killer/T Cell Lymphoma”的研究性文章（IF：37.3）。
研究背景
外周NK/T细胞淋巴瘤（NKTL）是一种与爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）有关的非霍奇金淋巴瘤。这种癌症在亚洲和拉丁美洲较普遍，主要发生在上消化道。NKTL的标准治疗方法是化疗结合放疗，但常常会出现复发率高和严重副作用的问题。尽管已经有新的疗法（如PD-1抗体）被开发出来，但NKTL的治疗目前仍然是一个挑战。如果能更深入地理解这种疾病的分子机制，就有望指导开发出有效的靶向疗法，以提高NKTL患者的生存率，特别是对那些难治病例和复发病例。
以往的基因表达谱研究已经发现了NKTL病理过程中的一些失调信号通路，包括JAK/STAT通路、PDGF通路、NOTCH-1信号通路和NFκB通路等。研究人员在NKTL的肿瘤细胞中也发现了一些与正常NK细胞相比表达增强的基因，如BIRC5、RUNX3、AURKA和EZH2，这些基因在疾病进程中起重要作用。此外，表观遗传程序的改变也被发现与NKTL的发病机制有关。
这项研究中，研究人员把目光聚焦在了DNA调控元件的一个区域——增强子上，增强子能通过与基因启动子的长距离染色质相互作用，增强基因的转录。超级增强子（SE）是一组靠得很近的增强子，在各种实体瘤和血液恶性肿瘤中都有报道发现致癌性SE的异常聚集和激活。但在NKTL中，SE的图谱和生物学功能还不清楚。因此，该研究的目标是定义NKTL的SE图谱，以更好地理解NKTL的分子病理机制，并找出新的治疗靶点。
结果分析
研究发现，非霍奇金淋巴瘤（NKTL）患者中的一种转录因子TOX2水平的异常增加会导致NKTL的生长和扩散，并过度生产PRL3—一种在多种类型的癌症的存活和转移中都起关键作用的致癌性磷酸酶。这一重大发现有望为NKTL患者提供潜在的新治疗方法。
