基于合成致死策略寻找ARID1A突变肝细胞癌的治疗靶点

ARID1A编码的BAF250a蛋白是SWI/SNF(SWItch/Sucrose Non-Fermentable)染色质重组复合物BAF(BRG1-associated factors)的亚基之一,参与改变染色体的结构和可接近性。ARID1A在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中的突变率高达13%,但目前尚无有效的治疗药物。本研究旨在利用合成致死策略寻找携带ARID1A突变HCC的治疗新靶标。首先,本研究通过分析ARID1A突变与肿瘤恶性程度的相关性发现ARID1A突变的肿瘤恶性度增加;进而分析Achilles和NCI-60癌症细胞系中ARID1A突变和野生型细胞系的基因表型值(gene phenotype value,GPV)和高表达基因,获得ARID1A突变细胞低GPV和高表达的重叠基因,再扩大样本使用CCLE(Cancer Cell Line Encyclopedia)细胞系的高表达基因进行重叠基因分析;最后并在TCGA(the Cancer Genome Atlas)肝癌数据库中进行筛选,获得116个潜在的ARID1A合成致死基因。本研究运用生物信息学方法计算获得多个ARID1A的潜在合成性致死基因,为ARID1A突变HCC患者提供新的治疗靶点,也为靶向药物研发提供了新靶标和新策略。     

肝癌表观遗传学研究进展

肝细胞癌是原发性肝癌的主要类型，也是恶性程度最高的肿瘤之一．目前人们对肝癌的发病机制并不十分清楚．研究表明，由遗传学和表观遗传学改变弓『起的原癌基因的活化和抑癌基因的灭活而引起细胞恶性改变是肿瘤发生的核心生物学过程．过去人们普遍认为遗传学上的基因突变是肿瘤发病机制中的关键事件，尤其是抑癌基因的体细胞突变与肿瘤的发生有着密切的关系．但是，近年来随着对肿瘤认识的深入，人们发现DNA序列以外的调控机制（即表观遗传学）异常在肿瘤的发生、发展过程中也起到非常重要的作用．表观遗传学机制包括：DNA甲基化修饰，组蛋白修饰，非编码RNAs（包括microRNA），染色质重塑等．其中，DNA甲基化和microRNA与肝癌发生的关系是得到最为深入研究的表观遗传学机制．本文将结合本课题组的研究重点，综述DNA甲基化和microRNA在肝癌研究中的进展．     

酿酒酵母INO80染色质重塑复合物调控基因表达的研究进展

表观遗传调控是真核生物基因表达精细调控的重要组成部分,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑。其中,染色质重塑因子可影响组蛋白修饰酶和转录因子与特定位点的结合,在基因表达调控中占有重要地位。INO80复合物是进化上保守的染色质重塑复合物,能利用ATP水解获得的能量促进核小体的滑动和驱逐。INO80复合物除了在DNA复制、修复中发挥重要功能外,还通过改变DNA可及性调控酿酒酵母的基因表达。本文综述了染色质重塑复合物的分类及组成,重点介绍了酿酒酵母多亚基复合物INO80在基因表达调控中的重要功能,包括驱逐RNA聚合酶Ⅱ、响应信号转导途径和改变基因表达水平等,并着重总结了其在酿酒酵母环境胁迫响应机理中的研究进展。深入研究INO80染色质重塑复合物的功能,可为理解真核生物精细代谢调控的机制,并进一步开发基于染色质重塑等表观调控水平的微生物代谢工程和合成生物学改造策略,提高菌株的环境胁迫耐受性和发酵性能提供基础。     

DNA甲基化——肿瘤产生的一种表观遗传学机制

在人类基因组中,DNA甲基化是一种表观遗传修饰,它与肿瘤的发生关系密切。抑癌基因和DNA修复基因的高甲基化、重复序列DNA的低甲基化、某些印记基因的印记丢失与多种肿瘤的发生有关。目前研究发现,基因组中甲基化的水平不仅受DNA 甲基化转移酶（DNMT）的影响,还与组蛋白甲基化、叶酸摄入、RNA干扰等多种因素有关。DNA甲基化在基因转录过程中扮有重要角色,并与组蛋白修饰、染色质构型重塑共同参与转录调控。     

体外模拟人体细胞癌变的进展

癌症的发生是一个多基因决定和多阶段演进的过程 ,首先是某些基因发生突变并不断积累 ,引起细胞分化生长失控。然而这些突变必须克服机体设置的细胞增殖障碍、应激产生的染色体基因修补机制以及多种抑癌基因的作用。在染色体受到损伤时 ,这些抑癌因子会激活表达 ,调控基因转录以抑制肿瘤生长 ,所以只有当排除了抑癌因子的多重作用后 ,一个正常细胞才能逐渐突破防线而转化成为一个肿瘤细胞[1] 。经过多年研究 ,科学家虽已搞清了主导肿瘤转化的相关基因及其在转化过程中所起的作用 ,但能否根据这些已经了解的细胞转化机制 ,在体外模拟肿瘤的发…     

抑癌基因PTEN在胃癌中的研究进展

近年来国内外的学者在多种肿瘤中发现抑癌基因PTEN的等位基因缺失、基因突变、甲基化,PTEN基因杂合性丢失(LOH)频繁的发生于胃癌,而该基因发生突变的频率较低,蛋白表达普遍下降.抑癌基因PTEN异常与胃癌的发生和发展相关,对PTEN功能的进一步研究将为胃癌的诊断和治疗提供新的思路.     

癌症发生机理的研究进展

根据近年的研究进展,从癌基因与抑癌基因的突变及环境因素的影响等方面综述了癌症的发生机理。     

植物表观遗传修饰与病原菌胁迫应答研究进展

真核生物基因表达受到染色质结构的调控,组蛋白与DNA的共价修饰构成表观遗传标签,并在植物胁迫应答如防御病原菌侵染过程中起重要作用.病原菌侵染可引起基因组整体DNA甲基化模式变化及胁迫应答基因的位点特异性去甲基化,导致植物抗性基因表达上调或下调,并进一步调控植物对病原菌的胁迫应答;组蛋白去乙酰化酶HDAC通过茉莉酸途径增强植物对病原菌的胁迫应答;此外,染色质重塑复合物Swr1复合体通过识别DNA基元和组蛋白乙酰化修饰状态靶向基因启动子,负调控SA敏感基因.该文从DNA甲基化、组蛋白乙酰化、甲基化修饰,染色质重塑等方面着重阐述植物与病原菌互作过程中发生的主要事件的分子基础及其研究进展.     

基因型和基因表型

基因表型修饰是基因功能的选择性激活和失活,与基因型相比,它包含了更有序更精确的基因信息。近来,许多调节蛋白如DNA甲基转移酶、甲基CPG粘附蛋白、组蛋白修饰酶、染色质重塑因子和它们的复合物被发现,在此基础上所进行的实验更明确了DNA转录、复制、突变、修复,染色质重组,染色体移位的分子基础。基因表型状态的异常决定了人类某些疾病,尤其是生长缺陷和肿瘤。因此,基因表型将成为未来生物医学发现的突破口。     

CHD4在染色体重塑中的作用

染色质作为真核细胞遗传信息,体内外各种因素的作用致使不断的产生损伤,但是细胞仍能保持正常的生长、分裂和繁殖,这与基因组稳定性和完整性保持,并且通过自身的损伤修复有着密切的联系。ATP依赖的染色质重塑是染色质重塑的最重要的方式之一,主要是利用ATP水解释放的能量,将凝聚的异染色质打开,协调损伤修复蛋白与DNA损伤位点的作用,通过对组蛋白的共价键修饰或ATP依赖的染色质重塑复合物开启了DNA的损伤修复的大门。CHD4/Mi-2β的类SWI2/SNF2 ATP酶/解螺旋酶域结构域保守性最强,这一结构域存在与多种依赖于ATP的核小体重构复合物。Mi-2蛋白复合物称为核小体重塑及去乙酰化酶NuRd(nucleoside remodeling and deacetylase,NuRD),是个多亚基蛋白复合物,Mi2β/CHD4是该复合物的核心成员。近来的研究发现,CHD4具有染色质重塑功能,并且参与DNA损伤修复的调控。CHD4羧基端的PHD通过乙酰化或甲基化识别组蛋白H3氨基端Lys9(H3K9ac和H3K9me),并且通过Lys4甲基化(H3K4me)或Ala1乙酰化(H3A Lac)抑制与H3、H4的结合,为染色质重塑提供了保障。Mi-2β/CHD4参与DNA损伤反应,定位于DNA损伤γ-H2AX的foci。沉默Mi-2β/CHD4基因,细胞自发性DNA损伤增多和辐射敏感性增强。表明CHD4在染色质重塑中具有重要的作用。     

Solution structure of SWI1 AT-rich interaction domain from Saccharomyces cerevisiae and its nonspecific binding to DNA

SWI1 is a subunit of the SWI/SNF complex involved in chromatin remodeling. It contains an AT-rich interaction domain (ARID) which has the potential DNA binding activity. In this study, we determined the solution structure of the SWI1 ARID domain from Saccharomyces cerevisiae by nuclear magnetic resonance spectroscopy. Yeast SWI1 ARID domain is composed of seven alpha helices, six of which are conserved among the ARID family. In addition, the DNA-binding activity of the SWI1 ARID domain was confirmed by chemical shift perturbation assay. Similar to its human homolog, the yeast SWI1 ARID domain binds DNA nonspecifically.     

Skeletrophin, a novel RING molecule controlled by the chromatin remodeling complex, is downregulated in malignant melanoma

Recent experiments have revealed that aberrant functionality of the chromatin remodeling complex is related to tumorigenicity in various malignant tumors. Skeletrophin is an actin-binding cytoskeleton-related molecule, which is induced by the overexpression of truncated human SWI1 (SMARCF1). Human SWI1 is a sub-unit of the chromatin remodeling complex and binds chromatin through its ARID (AT-rich interactive domain). Truncated SWI1 lacks one of the two glucocorticoid-receptor binding domains and inhibits the intact human SWI1 in a dominant negative manner. Skeletrophin, was therefore identified as a candidate molecule for the indication of change to a malignant phenotype due to the aberrant function of the chromatin remodeling complex. Surprisingly, the skeletrophin gene is located in 1p36.32, where the putative tumor suppressor gene of cutaneous malignant melanoma has long been postulated to be on. Cutaneous malignant melanoma is a highly aggressive tumor. To overcome the clinical problem of malignant melanoma and highly invasive and metastatic activity, it is important to unravel the molecular mechanism responsible for melanoma progression. Recent studies including those from our laboratories have elucidated that skeletrophin is a novel RING-HC type ubiquitin ligase and that the ubiquitin ligase pathway mediated by skeletrophin acts to oppose melanoma cell invasion. Here, we summarize the characterization of skeletrophin, with emphasis on its biological activity, the disruption of which is linked with melanoma progression.     

Nomenclature of the ARID family of DNA-binding proteins

The ARID is an ancient DNA-binding domain that is conserved throughout the evolution of higher eukaryotes. The ARID consensus sequence spans about 100 amino acid residues, and structural studies identify the major groove contact site as a modified helix-turn-helix motif. ARID-containing proteins exhibit a range of cellular functions, including participation in chromatin remodeling, and regulation of gene expression during cell growth, differentiation, and development. A subset of ARID family proteins binds DNA specifically at AT-rich sites; the remainder bind DNA nonspecifically. Orthologs to each of the seven distinct subfamilies of mammalian ARID-containing proteins are found in insect genomes, indicating the minimum age for the organization of these higher metazoan subfamilies. Many of these ancestral genes were duplicated and fixed over time to yield the 15 ARID-containing genes that are found in the human, mouse, and dog genomes. This paper describes a nomenclature, recommended by the Mouse Genomic Nomenclature Committee (MGNC) and accepted by the Human Genome Organization (HUGO) Gene Nomenclature Committee, for these mammalian ARID-containing genes that reflects this evolutionary history.