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激活基因表達(dá)的超級(jí)增強(qiáng)子的再定義

 Wsz6868 2023-10-04 發(fā)布于浙江

2023年10月3日 理化研究所 名古屋大學(xué)

激活基因表達(dá)的超級(jí)增強(qiáng)子的再定義

-鑒定疾病控制基因的新方法-

理化學(xué)研究所(理研)生命功能科學(xué)研究中心表觀遺傳控制研究小組(研究當(dāng)時(shí))的梅原崇史小組組長(zhǎng)(研究當(dāng)時(shí),現(xiàn)創(chuàng)藥蛋白質(zhì)分析基礎(chǔ)單元高級(jí)研究員)、南德斯研究員(研究當(dāng)時(shí))、 生命醫(yī)科學(xué)研究中心表基因組技術(shù)研究小組(研究當(dāng)時(shí))的蓑田亞希子小組組長(zhǎng)(研究當(dāng)時(shí),現(xiàn)radouboud大學(xué)副教授)、古關(guān)明彥副中心長(zhǎng)(免疫器官形成研究小組組長(zhǎng))、名古屋大學(xué)研究生院醫(yī)學(xué)系研究科腫瘤生物學(xué)教授近藤豐等共同研究小組, 通過以組蛋白[2]H4的高乙?;痆3]狀態(tài)為指標(biāo)重新定義強(qiáng)烈活化癌基因等表達(dá)的超級(jí)增強(qiáng)子,發(fā)現(xiàn)了與癌細(xì)胞干細(xì)胞[4]的控制相關(guān)的超級(jí)增強(qiáng)子。 在癌癥等疾病細(xì)胞中可以看到特定基因的表達(dá)失控的狀態(tài),這被認(rèn)為是與細(xì)胞增殖等相關(guān)的基因的控制區(qū)域形成超級(jí)增強(qiáng)子的原因之一。 到目前為止,超級(jí)增強(qiáng)子作為濃縮了在癌細(xì)胞中高表達(dá)的BRD4[5]等蛋白質(zhì)、表基因組[6]的構(gòu)成蛋白質(zhì)組蛋白H3的第27個(gè)蓖麻毒素殘基的乙?;? H3K27ac )的表基因組的區(qū)域 此次,共同研究小組利用人的癌細(xì)胞株膠質(zhì)母瘤細(xì)胞[4],以組蛋白H4的第5個(gè)和第8個(gè)蓖麻毒素殘基的乙?;? H4K5acK8ac )為指標(biāo),開發(fā)了鑒定在癌癥等疾病細(xì)胞中特異性發(fā)揮作用的基因的新方法。 本研究刊登在科學(xué)雜志《BMC Genomics》在線版( 9月27日)上。

背景

我們的每一個(gè)細(xì)胞中含有的人類基因組DNA中存在約2萬種基因。 這些基因不能同時(shí)發(fā)揮作用,而是有調(diào)節(jié)每個(gè)細(xì)胞決定的基因在何時(shí)何地表達(dá)的機(jī)制。 其中之一是由一種叫做組蛋白的蛋白質(zhì)進(jìn)行的調(diào)節(jié)。 組蛋白作為4種核心蛋白質(zhì)( H2A、H2B、H3、H4 )各兩個(gè)組合而成的8聚體存在,通過像枕一樣纏繞DNA,將長(zhǎng)的DNA收納在核內(nèi)(圖1中為染色質(zhì)[2]結(jié)構(gòu)) 組蛋白受到乙?;图谆痆7]等修飾,改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu),調(diào)控著基因組DNA特定區(qū)域中基因的表達(dá)。 對(duì)組蛋白的化學(xué)修飾是可以撤消的(可逆的),與對(duì)DNA的可逆化學(xué)修飾甲基化一起被稱為“表觀遺傳控制”。 表觀遺傳學(xué)控制與個(gè)體一生中不變的DNA的堿基序列不同,是可逆地控制遺傳信息的結(jié)構(gòu)。 眾所周知,組蛋白對(duì)H3和H4的乙?;揎椩谌祟惖谋碛^遺傳學(xué)調(diào)控中起著重要的作用。 特別是,在存在于H4的n末端側(cè)的兩個(gè)蓖麻毒素殘基[8](K5和K8 )同時(shí)被乙?;母咭阴;癄顟B(tài)( H4K5acK8ac )的組蛋白上,在癌細(xì)胞中高表達(dá)的BRD4等蛋白質(zhì)結(jié)合,活化癌基因的表達(dá)(圖1下)。

クロマチン構(gòu)造とヒストンの高アセチル化の図

圖1染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與組蛋白高乙?;?/span>

將由4種核心蛋白質(zhì)( H2A、H2B、H3、H4 )各兩個(gè)組合而成的8聚體上纏繞的DNA稱為核小體,這是染色質(zhì)的單位結(jié)構(gòu)(上)。 各組蛋白受到乙酰化和甲基化等修飾,特別是存在于H4的n -末端的兩個(gè)蓖麻毒素殘基( K5和K8 )同時(shí)被乙?;?,稱為高乙酰化狀態(tài)( H4K5acK8ac ) (下)。

在特定細(xì)胞中表達(dá)特別多的基因具有在控制其表達(dá)的DNA區(qū)域具有多個(gè)被稱為增強(qiáng)子[1]的序列的特征。 具有這種長(zhǎng)調(diào)控序列的DNA區(qū)域被稱為“超級(jí)增強(qiáng)子”,多見于對(duì)細(xì)胞分化和功能重要的基因附近,逐漸明白也與癌基因的活化有關(guān)。 由于認(rèn)為超級(jí)增強(qiáng)子組蛋白多經(jīng)化學(xué)修飾,因此在以往的研究中,超級(jí)增強(qiáng)子被發(fā)現(xiàn)是與乙?;吐槎舅亟Y(jié)合的蛋白質(zhì)BRD4的定位、作為活化染色質(zhì)指標(biāo)的組蛋白H3的第27個(gè)蓖麻毒素殘基的乙?;? H3K27ac )等濃縮的基因組區(qū)域。但是最近有報(bào)告顯示,H3K27ac并不一定是基因表達(dá)活化所必需的。 這意味著,通過傳統(tǒng)方法找到的超級(jí)增強(qiáng)子可能包含不起作用的內(nèi)容。 另一方面,與BRD4結(jié)合的H4K5acK8ac可以作為超級(jí)增強(qiáng)子的標(biāo)記,但由于僅通過BRD4的定位無法特異性地檢測(cè)出H4K5acK8ac,因此很難精密確定想調(diào)查的細(xì)胞的表基因組的哪里形成了超級(jí)增強(qiáng)子。

研究方法和成果

聯(lián)合研究小組在迄今為止的研究中,開發(fā)了在試管內(nèi)再現(xiàn)組蛋白H4的各種乙酰化狀態(tài)的技術(shù),應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)了選擇性識(shí)別H4K5acK8ac的單克隆抗體[9] (注1、2 )。 本研究使用該抗體、識(shí)別H3K27ac的抗體、識(shí)別BRD4的抗體等,使用作為難治性癌的膠質(zhì)母瘤的細(xì)胞株,以精密確定在人膠質(zhì)母瘤細(xì)胞的表基因組的哪里形成了超級(jí)增強(qiáng)子為目標(biāo)。首先,使用上述抗體的染色質(zhì)免疫沉淀堿基序列測(cè)定( ChIP-seq )法ChIP-seq對(duì)于在膠質(zhì)瘤的干細(xì)胞株( GSC )、膠質(zhì)瘤細(xì)胞株( U87 )、小膠質(zhì)細(xì)胞株( C13 )中形成了什么樣的組蛋白修飾模式 結(jié)果,檢測(cè)到h4k 5a CK 8a-c的大多數(shù)表基因組區(qū)與h3k 27a-c、組蛋白H3的K4的三甲基化( H3K4me3)、BRD4的定位分別重疊,但與只檢測(cè)到h4k 5a CK 8a-c的表基因組區(qū)、或 這種趨勢(shì)在三種細(xì)胞株中都有出現(xiàn)。 此外,由于能夠看到特定組蛋白修飾模式的表基因組區(qū)域的數(shù)量在細(xì)胞株之間存在很大差異,因此發(fā)現(xiàn)以H4K5acK8ac為代表的組蛋白修飾在表基因組中的位置在每個(gè)細(xì)胞株中存在很大差異。膠芽腫関連細(xì)胞におけるヒストンH4の高アセチル化と他のヒストン修飾の分布の図

圖2膠質(zhì)母瘤相關(guān)細(xì)胞中組蛋白H4高乙?;推渌M蛋白修飾的分布

在膠質(zhì)瘤干細(xì)胞株( GSC,左)、膠質(zhì)瘤細(xì)胞株( U87,中央)、小膠質(zhì)細(xì)胞株( C13,右)中發(fā)現(xiàn)3種組蛋白修飾的表基因組區(qū)域與BRD4結(jié)合的表基因組區(qū)域的重疊情況用本圖表示。 三種組蛋白修飾( H3K27ac、H4K5acK8ac、H3K4me3)和BRD4在ChIP-seq分析中檢測(cè)到的表基因組區(qū)數(shù)目分別顯示在重疊位置。 近年來,關(guān)于癌癥發(fā)生的機(jī)制,少數(shù)干細(xì)胞制造大量癌細(xì)胞的“癌癥干細(xì)胞”的存在備受矚目。 因此,我們的目標(biāo)是找出H4K5acK8ac和H3K27ac在膠質(zhì)瘤干細(xì)胞株中的作用差異。 首先,將具有這兩個(gè)乙?;揎椀谋砘蚪M區(qū)域按照H4K5acK8ac的比率由低到高的順序分為6類,研究與在癌干細(xì)胞株中高表達(dá)的BRD4的共定位的比例是否每組發(fā)生變化,結(jié)果顯示H4K5acK8ac的比例 這與試管內(nèi)直接結(jié)合的分析結(jié)果一致,表明在細(xì)胞內(nèi),BRD4也與H3K27ac相比與H4K5acK8ac結(jié)合得更好。 通過阻礙BRD4和表基因組區(qū)域的結(jié)合,癌細(xì)胞的基因表達(dá)模式接近正常細(xì)胞的基因表達(dá)模式的情況已經(jīng)為人所知。 因此,我們分析了添加表基因組結(jié)合的抑制劑、被期待具有抗癌劑效果的化合物JQ1[11]時(shí)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞株的表基因組。 結(jié)果表明,在與基因表達(dá)調(diào)控相關(guān)的啟動(dòng)子[1]和增強(qiáng)子中,添加JQ1使BRD4幾乎完全從表基因組解離,而H4K5acK8ac極其頑強(qiáng)地維持在表基因組中(圖3B )。 該結(jié)果與聯(lián)合研究組以前在肺癌細(xì)胞株上報(bào)告的結(jié)果注1 )一致,認(rèn)為H4K5acK8ac的頑強(qiáng)性是許多癌細(xì)胞表基因組共同存在的特征。
膠芽腫幹細(xì)胞株におけるH4K5acK8acとBRD4の共局在と結(jié)合阻害剤の影響の図

圖3膠質(zhì)瘤干細(xì)胞株中H4K5acK8ac和BRD4的共定位及結(jié)合抑制劑的影響

  • a ) H4K5acK8ac與H3K27ac的比例及其與BRD4的共定位相關(guān)性分析。 橫軸log2FC(fold change )顯示了H4K5acK8ac的ChIP-seq峰強(qiáng)度相對(duì)于H3K27ac的ChIP-seq峰強(qiáng)度的對(duì)數(shù)比。 組1至6中,越是右側(cè)的組,H4K5acK8ac相對(duì)于H3K27ac的比例越高。 可知與富含H3K27ac的組1相比,富含H4K5acK8ac的組4至6與BRD4的共定位性更高。 b )添加BRD4抑制劑JQ1引起啟動(dòng)子和增強(qiáng)子區(qū)ChIP-seq峰的變化。 ChIP-seq中使用的檢測(cè)抗體如各面板的左上方所示。 圖表顯示了與峰的位置一致并進(jìn)行了平均化的ChIP-seq數(shù)據(jù),黑色表示沒有JQ1,紅色表示有JQ1的數(shù)據(jù)。 峰值越高,表示檢測(cè)抗體對(duì)應(yīng)的乙?;揎椈虻鞍踪|(zhì)存在頻率越高。 峰中心表示為0,峰上游或下游相距5kb (千基,1b表示一個(gè)堿基對(duì))的位置表示為±5kb。 添加JQ1后,BRD4抗體獲得的ChIP-seq峰顯著減少。 這意味著BRD4和表基因組的結(jié)合幾乎消失。 另一方面,用H4K5acK8ac抗體得到的峰即使添加JQ1也沒有減少。 從這些結(jié)果可知,即使沒有BRD4的結(jié)合,也維持H4K5acK8ac。

此外,為了驗(yàn)證H4K5acK8ac是否成為超級(jí)增強(qiáng)子的指標(biāo),我們按照H4K5acK8ac和H3K27ac數(shù)量從多到少的順序?qū)υ鰪?qiáng)子區(qū)域進(jìn)行了排序(圖4 )。 這些乙?;揎椞貏e多的區(qū)域被認(rèn)為是明顯提高基因表達(dá)的超級(jí)增強(qiáng)子。 以H4K5acK8ac和H3K27ac各自的數(shù)量為指標(biāo)對(duì)該超級(jí)增強(qiáng)子進(jìn)行判定,調(diào)查被判定為超級(jí)增強(qiáng)子的區(qū)域所控制的靶基因時(shí)(圖4A、c ),約半數(shù)的超級(jí)增強(qiáng)子區(qū)域與控制靶基因重復(fù),但約4成的超級(jí)增強(qiáng)子區(qū)域和控制靶基因僅在H4K5acK8ac或H3K27ac的某一指標(biāo)中發(fā)現(xiàn)(圖4B )。

H4K5acK8acを指標(biāo)とした順位付けによるスーパーエンハンサーの再定義の図

圖4通過以4 H4K5acK8ac為指標(biāo)的排序重新定義超級(jí)增強(qiáng)子

以H4K5acK8ac(A )或H3K27ac(C )的信號(hào)為指標(biāo)對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的增強(qiáng)子進(jìn)行了排序。 特別是信號(hào)數(shù)量多的超級(jí)增強(qiáng)子及其調(diào)控靶基因分別顯示在圖中。 橫軸表示從較少的一方開始排列檢測(cè)出的縱軸信號(hào)數(shù)時(shí)的順序。 圖的右側(cè)顯示了各個(gè)超級(jí)增強(qiáng)子控制的代表性基因。 基因右側(cè)括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示從縱軸信號(hào)數(shù)多的一方開始排列時(shí)的順序。 基因的顏色為,紅色為僅在H4K5acK8ac排序中發(fā)現(xiàn)超級(jí)增強(qiáng)子的控制靶基因,藍(lán)色為僅在H3K27ac排序中發(fā)現(xiàn)超級(jí)增強(qiáng)子的控制靶基因,黑色為在兩者排序中共同發(fā)現(xiàn)超級(jí)增強(qiáng)子的控制靶基因 本圖( b )顯示的是用H4K5acK8ac或H3K27ac判定的超級(jí)增強(qiáng)子(峰)的數(shù)量和調(diào)控靶基因的數(shù)量。

根據(jù)H4K5acK8ac和H3K27ac指標(biāo)判斷的近半數(shù)超級(jí)增強(qiáng)子不同,驗(yàn)證了僅在兩者各自指標(biāo)中被判斷為超級(jí)增強(qiáng)子的區(qū)域的作用。 在由H4K5acK8ac指標(biāo)判定的超增強(qiáng)子中,基于CRISPR/Cas9方法的基因組編輯[12]中缺失了控制癌基因( MYCN和NFIC )的、在H4K5acK8ac數(shù)量上位于前列的超級(jí)增強(qiáng)子,并驗(yàn)證了其影響。結(jié)果表明,超級(jí)增強(qiáng)子缺失不僅會(huì)顯著減少M(fèi)YCN和NFIC的表達(dá),而且會(huì)顯著降低膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的細(xì)胞增殖能力,與膠質(zhì)瘤干細(xì)胞性相關(guān)的其他基因的表達(dá)也會(huì)顯著減少。 此外,膠質(zhì)瘤的干細(xì)胞會(huì)形成細(xì)胞粘附在一起的細(xì)胞團(tuán),但如果缺乏控制MYCN和NFIC的超級(jí)增強(qiáng)子,細(xì)胞團(tuán)的形成能力也會(huì)明顯降低(圖5 )。 另一方面,對(duì)根據(jù)H3K27ac指標(biāo)被特異性判定為超級(jí)增強(qiáng)子的多個(gè)基因組DNA區(qū)域也進(jìn)行了同樣的研究,但據(jù)本研究調(diào)查,沒有發(fā)現(xiàn)與用H4K5acK8ac指標(biāo)判定的超級(jí)增強(qiáng)子相同的傾向。

H4K5acK8acを指標(biāo)として見いだしたスーパーエンハンサーの膠芽腫幹細(xì)胞性への関與の図

圖5以5 H4K5acK8ac為指標(biāo)發(fā)現(xiàn)的超級(jí)增強(qiáng)子對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞性的干預(yù)

基因組編輯缺失癌基因超級(jí)增強(qiáng)子的膠質(zhì)瘤干細(xì)胞株的相位差圖譜。 光柵尺表示50微米( m,1 m為百萬分之一米)。 未進(jìn)行基因組編輯的細(xì)胞株(左)形成了作為培養(yǎng)干細(xì)胞特征的細(xì)胞塊,與此相對(duì),如果使控制MYCN (中)和NFIC (右)的超級(jí)增強(qiáng)子在基因組編輯中缺失,細(xì)胞塊的形成能力就會(huì)降低。

這些分析結(jié)果表明,除了以往的表基因組研究中作為超級(jí)增強(qiáng)子的判定標(biāo)準(zhǔn)之一的H3K27ac之外,H4K5acK8ac的檢測(cè)還是精密判定超級(jí)增強(qiáng)子的有效方法(圖6 )。

ヒストンH4の高アセチル化狀態(tài)を指標(biāo)とするスーパーエンハンサーの判定法の図

圖6以組蛋白H4高乙?;癄顟B(tài)為指標(biāo)的超級(jí)增強(qiáng)子的判定方法

作為活化染色質(zhì)指標(biāo)的H3K27ac判定的超級(jí)增強(qiáng)子,沒有與和癌癥關(guān)系密切的BRD4結(jié)合,而且即使在基因組編輯中缺失也仍然維持著癌癥干細(xì)胞性。 另一方面,在H4K5acK8ac中判定的超級(jí)增強(qiáng)子是BRD4結(jié)合的靶,如果在基因組編輯中缺失,則會(huì)喪失癌干細(xì)胞性。

  • 注1 ) 2018年8月8日新聞發(fā)布會(huì)“檢測(cè)'癌癥表基因組’的新方法” 注2 ) 2020年11月26日新聞發(fā)布會(huì)《表基因組調(diào)控的轉(zhuǎn)錄方程式》

今后的期待

超級(jí)增強(qiáng)子作為在癌細(xì)胞和炎癥等疾病中失控疾病相關(guān)基因表達(dá)的一個(gè)原因,近年來備受關(guān)注。 在超級(jí)增強(qiáng)子的形成中,關(guān)鍵是許多癌細(xì)胞共同表達(dá)的BRD4等蛋白質(zhì)與表基因組的乙?;瘏^(qū)域結(jié)合。 但是,領(lǐng)導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)表基因組研究的國(guó)際聯(lián)盟注3,4 )推薦的分析組蛋白的乙?;揎梼H限于H3K27ac和組蛋白H3的第9個(gè)蓖麻毒素殘基的乙?;? H3K9ac )。 組蛋白的乙?;揎棾薍3K27ac和H3K9ac以外,還已知在許多組蛋白和殘基中發(fā)生,特別是組蛋白H4的高乙?;揎棻徽J(rèn)為是在使母細(xì)胞繼承表基因組信息、激活基因轉(zhuǎn)錄方面的重要修飾。注5 ) 本研究表明,以組蛋白H4的高乙?;揎桯4K5acK8ac為指標(biāo)的超級(jí)增強(qiáng)子的判定方法具有比傳統(tǒng)的超級(jí)增強(qiáng)子的判定方法更好的特點(diǎn)。 在這次的研究中,選擇了難治性疾病的一種膠質(zhì)母瘤細(xì)胞作為模型系統(tǒng),但是本方法無論細(xì)胞種類都可以利用。 今后,通過用這次開發(fā)的方法重新定義存在于各種疾病細(xì)胞中的超級(jí)增強(qiáng)子,可以期待與至今為止沒有發(fā)現(xiàn)的疾病控制基因的發(fā)現(xiàn)和疾病狀態(tài)的精密診斷技術(shù)的開發(fā)相聯(lián)系。

補(bǔ)充說明

  • 1 .超級(jí)增強(qiáng)子、增強(qiáng)子、啟動(dòng)子 具有調(diào)控基因表達(dá)功能的DNA序列。 主要位于遠(yuǎn)離基因主體部分的上游和下游,改變基因轉(zhuǎn)錄效率的特定DNA序列中,提高轉(zhuǎn)錄效率的部分稱為“增強(qiáng)子區(qū)域(序列)”。 在由多個(gè)增強(qiáng)子區(qū)域構(gòu)成的長(zhǎng)DNA區(qū)域中強(qiáng)烈提高轉(zhuǎn)錄效率的部分被稱為“超級(jí)增強(qiáng)子”。 另一方面,在基因組DNA上開始轉(zhuǎn)錄RNA的位置附近,具有表達(dá)基因功能的部分稱為啟動(dòng)子區(qū)域(序列)。 2 .組蛋白、染色質(zhì) 通過纏繞DNA而將長(zhǎng)大的DNA收納在核內(nèi)的蛋白質(zhì)稱為組蛋白。 代表性的組蛋白有H1、H2A、H2B、H3、H4 5種,H2A、H2B、H3、H444種(核心組蛋白)各2個(gè)聚集在一起形成組蛋白8聚體。 DNA纏繞在組蛋白8聚體周圍的結(jié)構(gòu)稱為核小體。 以核小體為基本單位的基因組DNA和蛋白質(zhì)的高級(jí)復(fù)合體稱為染色質(zhì)。 3 .乙酰化 分子上結(jié)合乙?;? CH3CO-)的反應(yīng)。 組蛋白通過乙?;D(zhuǎn)移酶和脫乙酰酶,在蓖麻毒素殘基的側(cè)鏈上受到可逆的乙?;揎棥?組蛋白被乙?;揎椀娜旧|(zhì)控制的基因通常轉(zhuǎn)錄激活。 4 .干細(xì)胞性,膠質(zhì)瘤細(xì)胞 膠質(zhì)瘤是腦內(nèi)生成的惡性度高的腫瘤之一。 膠質(zhì)瘤組織內(nèi)部存在未分化狀態(tài)的膠質(zhì)瘤干細(xì)胞。 這個(gè)細(xì)胞具備即使反復(fù)細(xì)胞增殖也維持未分化狀態(tài)的被稱為干細(xì)胞性的性質(zhì)。 在以膠質(zhì)瘤為首的許多癌癥組織中發(fā)現(xiàn)了具有干細(xì)胞性質(zhì)的癌癥干細(xì)胞,這被認(rèn)為與癌癥的發(fā)病和復(fù)發(fā)有關(guān)。 5.BRD4 一種蛋白質(zhì),具有與存在于人核內(nèi)的部分蛋白質(zhì)共同包含的溴結(jié)構(gòu)域和剩余末端( bromo domain and extra-terminal domain:bet結(jié)構(gòu)域)。 人類已知4種( BRD2、BRD3、BRD4、BRDT )含BET結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)。 BRD4在許多癌細(xì)胞中高表達(dá)并參與腫瘤促進(jìn)基因的表達(dá)調(diào)節(jié),因此被認(rèn)為是以NUT中線癌( NMC )和急性骨髓性白血病( AML )為代表的癌癥治療靶點(diǎn)。 6 .表基因組 相對(duì)于指細(xì)胞內(nèi)所有DNA的堿基序列信息的“基因組”,通過DNA和組蛋白的化學(xué)修飾等存儲(chǔ)細(xì)胞個(gè)性的信息被稱為“表基因組”。 表基因組的模式每個(gè)細(xì)胞都有其特征。 本研究將組蛋白H4高乙?;揎? H4K5acK8ac )的信息與組蛋白H3的第27個(gè)蓖麻毒素乙?;? H3K27ac )等其他組蛋白修飾等信息進(jìn)行了比較分析。 7 .甲基化 分子上結(jié)合甲基( CH3-)的反應(yīng)。 組蛋白通過甲基轉(zhuǎn)移酶和去甲基化酶,在蓖麻毒素殘基和精氨酸殘基的側(cè)鏈上受到可逆的甲基化修飾。 組蛋白被甲基化染色質(zhì)控制的基因依賴于甲基化殘基的種類、位置和程度,轉(zhuǎn)錄被激活或抑制。 8 .蓖麻毒素殘基 構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸之一。 1個(gè)字符簡(jiǎn)稱為k。 因?yàn)閭?cè)鏈帶有氨基,所以作為蛋白質(zhì)中的殘基成為對(duì)氨基進(jìn)行乙?;图谆揎椀哪繕?biāo)。 9 .單克隆抗體 是指與蛋白質(zhì)等特定生物分子特異性結(jié)合的抗體中,由抗體產(chǎn)生細(xì)胞和癌細(xì)胞融合的雜交瘤產(chǎn)生的抗體。 抗體產(chǎn)生細(xì)胞主要產(chǎn)生一種抗體,因此可以獲得大量特定類型的抗體。 10 .染色質(zhì)免疫沉淀堿基測(cè)序( ChIP-seq )方法 用抗體免疫沉降染色質(zhì)中含有的分子,解讀該區(qū)域DNA序列的方法。 使用新一代序列發(fā)生器,通過并行處理解讀和分析共沉淀的數(shù)千萬條至數(shù)億條DNA序列片段的方法稱為ChIP-seq法。 將ChIP-seq方法應(yīng)用于表基因組分析,可以高分辨率檢測(cè)存在特定表基因組修飾的基因組區(qū)域。 ChIP是染色質(zhì)免疫沉淀的Chromatin immunoprecipitation的縮寫。 11.JQ1 與BRD4等含BET結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)的乙?;吐槎舅刈R(shí)別位點(diǎn)結(jié)合,競(jìng)爭(zhēng)性抑制組蛋白與含BET結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)結(jié)合的低分子。 JQ1及其類似物對(duì)大多數(shù)癌癥和炎癥等的治療效果備受期待。 12.CRISPR/Cas9法基因組編輯 通過切割基因組DNA中任意DNA區(qū)域來局部改變基因組DNA的方法。 使用將識(shí)別基因組中目標(biāo)序列的導(dǎo)向RNA與DNA切割酶的一種Cas9蛋白質(zhì)復(fù)合體化而成的酶。 本研究中,部分缺失了構(gòu)成超級(jí)增強(qiáng)子的DNA序列,驗(yàn)證了細(xì)胞內(nèi)的功能。

聯(lián)合研究組

理化研究所 生命功能科學(xué)研究中心 表觀遺傳學(xué)控制研究小組(研究當(dāng)時(shí)) 團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)(研究當(dāng)時(shí))梅原崇史 (現(xiàn)創(chuàng)藥蛋白質(zhì)分析基礎(chǔ)單元高級(jí)研究員) 研究員(研究當(dāng)時(shí)) Nando D. Das 技師(研究當(dāng)時(shí))渡邊壽美 生命醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心 表基因組技術(shù)研究小組(研究當(dāng)時(shí)) 團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)(研究當(dāng)時(shí))蓑田亞希子 (現(xiàn)拉德鮑多大學(xué)(荷蘭)副教授) 研究員(研究當(dāng)時(shí)) Jen-Chien Chang 特別研究員(研究當(dāng)時(shí)) S. Tomas Kelly 基因組信息分析小組 團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)Chung-Chau Hon 特別研究員(研究當(dāng)時(shí)) Marina Lizio 基因組控制網(wǎng)絡(luò)研究小組 研究員Bogumil Kaczkowski 生命醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心 副中心主任古關(guān)明彥 (免疫器官形成研究小組組長(zhǎng)) 免疫器官形成研究小組 研究員伊藤伸介 名古屋大學(xué) 研究生醫(yī)學(xué)系研究科腫瘤生物學(xué) 教授近藤豐 助教(研究當(dāng)時(shí))勝島啟佑 未來社會(huì)創(chuàng)造機(jī)構(gòu) 特任教授夏目敦至

研究支援

本研究涉及日本學(xué)術(shù)振興會(huì)( JSPS )科研經(jīng)費(fèi)資助事業(yè)學(xué)術(shù)變革領(lǐng)域( a )“從DNA物性理解的基因組學(xué)(領(lǐng)域代表者:西山朋子)”,同基礎(chǔ)研究( b )“操作在癌細(xì)胞中頑強(qiáng)維持的超乙?;砘蚪M(研究代表者:梅原崇史) 同基礎(chǔ)研究( c )“以高乙酰化組蛋白H4為指標(biāo)的活化增強(qiáng)子的再定義(研究代表者: NAND das )”,日本醫(yī)療研究開發(fā)機(jī)構(gòu)( AMED )新一代癌癥醫(yī)療創(chuàng)制研究事業(yè)“以與癌細(xì)胞分化控制相關(guān)的表基因組為目標(biāo)的創(chuàng)新療法的開發(fā)(研究代表者:近藤豐 AMED創(chuàng)新前沿研發(fā)支持事業(yè)( AMED-CREST )“基于表基因組研究的診斷·治療新技術(shù)的創(chuàng)造(研究綜述:山本雅之)”的研究課題“表觀遺傳增強(qiáng)子動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制的闡明及其在細(xì)胞功能調(diào)控中的應(yīng)用(研究代表者:古關(guān)明彥) 科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)( JST )戰(zhàn)略性創(chuàng)造·研究推進(jìn)事業(yè)·個(gè)人型研究( PRESTO,先驅(qū))“細(xì)胞功能的構(gòu)成性理解和控制(研究領(lǐng)域總結(jié):上田泰己)”的研究課題“'表核苷酸體’的精密重構(gòu)引起的基因表達(dá)·控制分析(研究者:梅原崇史)”等的資助下進(jìn)行。

原論文信息

  • Nando D. Das, Jen-Chien Chang, Chung-Chau Hon, S. Thomas Kelly, Shinsuke Ito, Marina Lizio, Bogumil Kaczkowski, Hisami Watanabe, Keisuke Katsushima, Atsushi Natsume, Haruhiko Koseki, Yutaka Kondo, Aki Minoda and Takashi Umehara*, "Defining super-enhancers by highly ranked histone H4 multi-acetylation levels identifies transcription factors associated with glioblastoma stem-like properties", BMC Genomics10.1186/s12864-023-09659-w新規(guī)タブで開きます

主講人 理化研究所 生命功能科學(xué)研究中心 表觀遺傳學(xué)控制研究小組(研究當(dāng)時(shí)) 團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)(研究當(dāng)時(shí))梅原崇史 (現(xiàn)創(chuàng)藥蛋白質(zhì)分析基礎(chǔ)單元高級(jí)研究員) 研究員(研究當(dāng)時(shí)) Nando D. Das 生命醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心 表基因組技術(shù)研究小組(研究當(dāng)時(shí)) 團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)(研究當(dāng)時(shí))蓑田亞希子 (現(xiàn)拉德鮑多大學(xué)(荷蘭)副教授) 生命醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心 副中心主任古關(guān)明彥 (免疫器官形成研究小組組長(zhǎng)) 名古屋大學(xué) 研究生醫(yī)學(xué)系研究科腫瘤生物學(xué) 教授近藤豐

表觀遺傳學(xué)控制研究小組(研究當(dāng)時(shí)) 團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)(研究當(dāng)時(shí))梅原崇史 (現(xiàn)創(chuàng)藥蛋白質(zhì)分析基礎(chǔ)單元高級(jí)研究員) 研究員(研究當(dāng)時(shí)) Nando D. Das 生命醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心 表基因組技術(shù)研究小組(研究當(dāng)時(shí)) 團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)(研究當(dāng)時(shí))蓑田亞希子 (現(xiàn)拉德鮑多大學(xué)(荷蘭)副教授) 生命醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心 副中心主任古關(guān)明彥 (免疫器官形成研究小組組長(zhǎng)) 名古屋大學(xué) 研究生醫(yī)學(xué)系研究科腫瘤生物學(xué) 教授近藤豐

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