《Nature》p53突变体促癌的表观遗传机制

《Nature》p53突变体促癌的表观遗传机制  

　　GOF(功能获得性)p53突变可能通过与其他转录因子作用，在致癌通路中促进基因转录，但是GOF p53如何改变癌症基因组和转录组仍然是一个谜团。来自宾夕法尼亚大学的研究者另辟蹊径，从表观遗传层面探讨了GOF p53突变促进肿瘤生长的机制，首次证明GOF p53突变体能调控关键的表观遗传因子，相关研究于9月2日发表于Nature杂志。

　　研究者通过ChIP-seq，在多种乳腺癌细胞株上研究了p53的全基因组结合位点，发现两个野生型p53细胞株的近端TSS（转录起始位点）相互有力地结合，与其他三个GOF p53突变体的峰差距较大。此外，对靠近TSS的p53（R273H）突变体代表峰进行基序分析，预测富集最多的是ETS（E26转录因子）基序。研究者随后通过免疫共沉淀实验验证了ETS2与多种GOF p53突变体相互作用，但与野生型p53的相互作用程度较弱。

          曲线下区域显示靠近TSS峰区域富集的p53

　　为了寻找特异的功能基因群，研究者对TSS近端峰进行了GO分析，发现GOF p53与组蛋白甲基化有关基因结合。UCSC基因组数据库显示MLL1和MLL2编码组蛋白H3K4甲基转移酶，是COMPASS（组蛋白甲基化酶）复合物组件，但野生型p53并不和这些基因结合，这一点也与研究者分析TCGA（癌症基因图谱）相关数据的结论一致。研究者使用ChIP定量PCR，确认GOF p53与MLL1、MLL2和MOZ基因结合，而敲降p53后GOF p53的ChIP-qPCR信号减弱。

UCSC Genome Browser中p53所在的 MLL1、MLL2、MOZ 和 CNKN1A 启动子区域

　　为了检测GOF p53是否是染色质调节所需，研究者减少了人癌症细胞的GOF p53水平或者ETS2水平，发现MLL1、MLL2 和MOZ水平均随之减少。而在嵌入GOF p53的MEF细胞中，这些基因水平显著比野生型以及p53敲除小鼠来源的MEF细胞高。于是研究者继续研究同源组蛋白的翻译后修饰，发现敲降GOF p53后组蛋白H3K9ac（H3K9乙酰化，被MOZ促进）和H3K4me3普遍减少。这些数据表明H3K4me3和H3K9ac变化是GOF p53直接激活 MLL1 和 MOZ 所特异产生的。研究者对内源表达野生型p53或GOF p53的MEF细胞进行了RNA-seq和H3K4me3的ChIP-seq，结果显示GOF p53 MEF的H3K4me3富集程度更高。此结果随后也通过ChIP-qPCR和RT-qPCR得到验证。

R173H细胞测序结果显示为红色，Hoxa基因聚类（MLL1 靶标，在白血病中往往上调）中的H3K4me3水平和RNA表达增加了

　　敲降癌细胞的GOF p53，会大幅度减少细胞增殖，这与减少MLL1 和MLL2 的效果一致。为了证明这条通路对肿瘤相关表型的重要性，研究者进行了克隆形成实验、贴壁依赖性生长实验和NSG免疫缺陷小鼠（T、B淋巴细胞和IL2受体缺陷）实验，MLL2减少后，GOF p53细胞的克隆形成能力、肿瘤形成能力都显著下降，使用COMPASS相关抑制剂也能阻碍GOF p53细胞生长。TCGA（癌症基因图谱）

分别皮下注射MDA-MB-468(GOF p53)或MCF7(WT) 进NSG免疫缺陷小鼠，20周后切除移植瘤。MLL1 KD减少GOF p53组肿瘤大小，但对WT组没有影响，再次证明MLL1对癌症的作用只特异发生在GOF p53细胞

　　此研究阐述了GOF p53肿瘤促进功能依赖的染色质机制，为设计GOF p53突变相关的个性化染色质治疗手段提供了新的可能。

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原文：Zhu J, Sammons MA, Donahue G,et al,. Gain-of-function p53 mutants co-opt chromatin pathways to drive cancer growth. Nature.2015 Sep 2