上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院范先群教授主攻眼部腫瘤和眼眶外科，在基礎研究和臨床治療方面取得突出成就。其帶領的眼腫瘤團隊利用ChIRP-MS技術(shù)（一種研究RNA-蛋白相互作用的技術(shù)手段）結(jié)合RNA-seq、ChIP等一系列體內(nèi)體外實驗對視網(wǎng)膜母細胞瘤新的作用機制進行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞中Ch12p 13.32染色質(zhì)開放，激活一種新型lncRNA GAU1表達，GAU1可以在致癌基因GALNT8啟動子區(qū)富集，招募轉(zhuǎn)錄因子TCEA1到啟動子區(qū)，促進其表達，從而影響腫瘤的發(fā)生，該研究提出了一種新的染色質(zhì)動力學的致癌機制，同時該研究臨床數(shù)據(jù)分析還發(fā)現(xiàn)高表達GAU1預示著更低的患者生存率，為視網(wǎng)膜母細胞瘤患者早期診斷和預后生存提供重要檢測指標和治療新靶點。該研究成果近期發(fā)表在國際著名學術(shù)期刊Nucleic Acids Research（IF:11.561）雜志上。（ChIRP-MS實驗由數(shù)譜生物提供技術(shù)服務）

研究背景

      染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化可以調(diào)控基因在轉(zhuǎn)錄，復制，重組和損傷修復過程中對調(diào)節(jié)因子的結(jié)合能力。開放染色質(zhì)暴露許多游離轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合表面，而閉合染色質(zhì)表現(xiàn)出密度增加和模糊蛋白結(jié)合位點。染色質(zhì)動力學的破壞導致異�；�因表達，染色體易位以及腫瘤發(fā)生等，因此，染色質(zhì)動力學在人類疾病的發(fā)病機制中受到越來越多的關注。

      動態(tài)染色質(zhì)的異常轉(zhuǎn)化會使蛋白質(zhì)編碼基因表達失調(diào)，可能是腫瘤發(fā)生的重要誘導物，染色質(zhì)動力學還可以調(diào)控長鏈非編碼RNA（lncRNA）表達以影響腫瘤形成。然而，在腫瘤發(fā)生中，染色體結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化是否可以同時調(diào)節(jié)長鏈非編碼RNA和蛋白質(zhì)編碼基因仍然不確定。在我們的研究中，我們首次鑒定了一種新的動態(tài)染色體驅(qū)動機制，可以共激活chr12p13.32中的基因簇，即一種新的lncRNA GAU1和一種蛋白質(zhì)編碼基因GALNT8，通過RNA-seq、ChIRP-MS等一系列體內(nèi)體外實驗發(fā)現(xiàn)GAU1可以在致癌基因GALNT8啟動子區(qū)富集，招募轉(zhuǎn)錄因子TCEA1到靶基因啟動子區(qū)，促進其表達，從而影響腫瘤的發(fā)生。

研究思路

      首先作者對視網(wǎng)膜母細胞瘤組織染色質(zhì)動力學進行了研究，RNA-seq、FAIRE發(fā)現(xiàn)chr12 p13.32在腫瘤細胞中處于開放狀態(tài)，可以激活LOC101929549和蛋白質(zhì)編碼基因GALNT8。qPCR、WB發(fā)現(xiàn)GALNT8和LOC101929549在腫瘤細胞中顯著過表達。并且開放染色質(zhì)的組蛋白信號在LOC101929549 / GALNT8基因座中顯著增加。隨后作者通過生信分析、載體構(gòu)建、免疫熒光分析以及WB等實驗確定LOC101929549沒有蛋白編碼能力，屬于一種新型lncRNA，并命名為GAU1。

      接下來作者對GAU1/GALNT8的功能進行了研究，體外敲除/過表達GAU1/GALNT8發(fā)現(xiàn)，敲除會導致集落形成降低以及細胞周期受到抑制，而過表達則會促進這些作用。體內(nèi)原位移植實驗表現(xiàn)出跟體外實驗一樣的預期結(jié)果。表明GAU1/GALNT8可以發(fā)揮促癌基因作用，調(diào)控腫瘤發(fā)生。qPCR和免疫組織化學染色發(fā)現(xiàn)GAU1/GALNT8在視網(wǎng)膜母細胞瘤組織中明顯上調(diào)，TCGA、R2、Dorsman等數(shù)據(jù)庫分析及KM曲線分析發(fā)現(xiàn)，GAU1/GALNT8高表達對應較差的預后，可以作為潛在指示腫瘤發(fā)生的biomarker。

      最后作者對GAU1/GALNT8的作用機制進行了研究。核質(zhì)分離及RNA-FISH發(fā)現(xiàn)GAU1分布于細胞核中，載體構(gòu)建、qPCR、WB等實驗發(fā)現(xiàn)GAU1可以順式調(diào)控下游靶基因GALNT8的表達。然后作者通過ChIRP對lncRNA GAU1進行了研究，ChIRP-PCR、ChIRP-MS、ChIP、WB、qPCR等實驗發(fā)現(xiàn)，GAU1可以在GALNT8啟動子區(qū)顯著富集， TCEA1可以和GAU1/GALNT8啟動子區(qū)相互作用，以上結(jié)果表明在視網(wǎng)膜母細胞瘤中，開放染色質(zhì)促進GAU1/GALNT8的共激活，GAU1可以招募轉(zhuǎn)錄因子TCEA1到致癌基因GALNT8啟動子區(qū)，促進其表達，從而促進腫瘤發(fā)生。

技術(shù)路線

結(jié)果展示

圖1 染色質(zhì)動力學研究結(jié)果，腫瘤組織中Chr12p 13.32區(qū)域染色質(zhì)開放，導致GAU1和GALNT8共激活，且GAU1屬于新型lncRNA

圖2 功能研究結(jié)果，GAU1/GALNT8促進腫瘤發(fā)生，高表達對應較差預后

圖3 機制研究結(jié)果，GAU1是核lncRNA，調(diào)控GALNT8表達

圖4 深入機制研究結(jié)果，GAU1在GALNT8啟動子區(qū)富集，招募轉(zhuǎn)錄因子TCEA1結(jié)合到啟動子區(qū)，激活其表達，促進腫瘤發(fā)生

研究意義

      在這項研究中，研究人員通過ChIRP-MS技術(shù)結(jié)合RNA-seq、ChIP等一系列體內(nèi)體外實驗對視網(wǎng)膜母細胞瘤新的作用機制進行了深入研究。腫瘤細胞中12號染色體13.32區(qū)域染色質(zhì)處于開放狀態(tài)，可以激活一種新型lncRNA GAU1表達，GAU1可以在致癌基因GALNT8啟動子區(qū)富集，招募轉(zhuǎn)錄因子TCEA1到靶基因啟動子區(qū)，促進其表達，從而影響腫瘤的發(fā)生，該研究呈現(xiàn)出一種新的染色質(zhì)調(diào)整的動力學機制。同時為視網(wǎng)膜母細胞瘤患者早期診斷和預后生存提供重要檢測指標和治療新靶點。

原文出處

Dynamic chromosomal tuning of a novel GAU1 lncing driver at chr12p13.32 accelerates tumorigenesis. Nucleic Acids Research, 2018