Nature|发现染色质DPF3在透明细胞肾细胞癌转移过程起重要
DPF3是SWI/SNF染色质重塑复合物的一个组成部分,在全基因组关联研究中与透明细胞肾细胞癌(ccRCC)相关。然而,DPF3在ccRCC发展和进展中的功能作用仍然未知。
2022年8月9日,南方科技大学陈炜团队在Nature Communications发表题为“The SWI/SNF chromatin remodeling factor DPF3 regulates metastasis of ccRCC by modulating TGF-β signaling”的研究论文,该研究证明DPF3a(DPF3的短同工型)在体外和体内均促进肾癌细胞迁移,这与DPF3a在转移性ccRCC患者中显着上调的临床观察一致。
从机制上讲,DPF3a与SNIP1特异性相互作用,通过它与SMAD4和p300组蛋白乙酰转移酶(HAT)(TGF-β信号通路的主要转录调节因子)形成复合物。此外,DPF3a的结合释放了SNIP1对p300HAT活性的抑制作用,导致局部组蛋白乙酰化增加和细胞运动相关基因的激活。总体而言,研究结果揭示了DPF3的转移促进功能,并进一步建立了SWI/SNF成分与ccRCC之间的联系。
之前的全基因组关联研究(GWAS)暗示DPF3是ccRCC的重要参与者。最近,据报道,DPF3过表达可以增加代表乳头状细胞和透明细胞亚型的细胞系的生长速率,而人尿原发性肾小管细胞中DPF3的基因敲除显着降低了体外细胞增殖。在这项研究中,验证了DPF3在体外和体内对细胞增殖的影响。此外,还证明了DPF3a(DPF3的短亚型)作为ccRCC转移的重要调节剂,并揭示了DPF3a介导的基因调控的机制。
在DPF3低表达的正常肾细胞中,SNIP1通过抑制p300HAT活性来抑制SMADs依赖性TGF-β信号传导,从而抑制细胞迁移相关基因。在ccRCC患者中,特别是那些具有VHL突变的患者,DPF3上调。随后,积累的DPF3a结合并释放SNIP1对p300HAT活性的抑制作用,导致组蛋白乙酰化增强,最终激活细胞迁移相关基因的转录,从而促进ccRCC转移。据报道,SWI/SNF复合物的成分主要作为肿瘤发病机制中细胞增殖的抑制因子。然而,关于SWI/SNF复合物的成分如何参与ccRCC转移的功能性证据缺失。该研究报道了DPF3a通过与SNIP1特异性相互作用而发挥转移激活剂的作用。
此外,体外HAT测定表明,DPF3a与SNIP1的结合可以减轻SNIP1对p300HAT活性的抑制,这表明此处观察到的DPF3a的转移促进作用可能与SWI/SNF复合物活性无关。然而,研究确实发现67.8%的DPF3a结合位点没有被SNIP1共同占据,并且在DPF3a-OE上只有约12.4%的差异表达基因在击倒SNIP1后以一致的方式失调。因此,SNIP1-SMAD4-p300轴并不是DPF3a调节基因表达的唯一点。根据细胞环境和肿瘤阶段,TGF-β信号传导可以作为肿瘤抑制因子或增强子。
通常,TGF-β可以抑制细胞增殖并诱导正常上皮细胞凋亡。然而,癌细胞通常会逃避TGF-β的这种抑制作用,并利用完整的TGF-β介导的细胞反应来促进肿瘤进展。在本研究中,证明TGFB1处理增强了786-O细胞的迁移和侵袭能力,DPF3a通过激活TGF-β通路发挥促进迁移的作用。DPF3a和TGF-β之间的联系是通过SNIP1实现的,SNIP1可以通过抑制TGF-β信号传导来负调节ccRCC细胞的迁移。除了在调节TGF-β信号传导中的抑制作用外,SNIP1还被证明在DNA损伤反应中充当c-MYC的转录共激活因子。
然而,没有观察到已知MYC目标的改变,例如BCL2、CCND1、PCNA, PGK1和SNIP1敲低后的VEGFA ,因此,假设系统中SNIP1主要作为p300依赖性TGF-β信号传导的阻遏物,以增强ccRCC细胞的迁移能力。除了在转录中的调节作用外,SNIP1还与剪接的调节有关。研究者观察到786-O细胞中SNIP1敲低后剪接的轻微改变。这种明显的不一致可能是由于使用了不同的实验模型(癌细胞与斑马鱼早期胚胎)或不同的基因扰动方法(敲低与基因敲除)。
尽管如此,在研究中观察到DPF3a对细胞迁移的影响是由于通过SNIP1的剪接失调引起的,这是非常令人难以置信的,因为(1)在DPF3a过表达和SNIP1敲低之间通常观察到很少的剪接变化,以及(2)常见的剪接尚未报道受影响的基因参与细胞迁移。
模型和结果总结示意图(图源自Nature Communications)
最后,在ccRCC患者中,经常观察到VHL突变。研究者发现DPF3在ccRCC患者中显著上调,尤其是那些具有VHL突变的患者。VHL的缺失导致HIF蛋白水平升高,进而激活与增殖、凋亡和转移有关的基因转录。最近有报道称,位于DPF3第一个内含子内的风险基因座(rs4903064)可产生缺氧反应增强子,其活性受VHL调节。然后建议DPF3的表达受到HIF以等位基因特异性方式结合的调节。总体而言,研究结果揭示了DPF3的转移促进功能,并进一步建立了SWI/SNF成分与ccRCC之间的联系。
参考消息:https://www.nature.com/articles/s41467-022-32472-0
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