004-H3K27M组蛋白突变重塑增强子

Histone Variant and Cell Context Determine H3K27M Reprogramming of the Enhancer Landscape and Oncogenic State.png

今天继续介绍一篇发表在Molecular Cell上的组蛋白H3K27M突变对增强子的重塑以及肿瘤发生的状态。

背景

• 80%的DIPG患者携带有H3K27M突变
• H3K27M突变体具有剂量依赖效应，其对染色质下游的调控是一个值得关注的话题；
• H3.3K27M常与TP53通路的突变共存，而H3.1K27M突变则与ACVR1和PI3K通路的基因突变共存。

结果

1：H3.3K27M和H3.1K27M突变的增强子差异

• H3K27ac在不同的H3突变体中具有最显著的差异
• 只有H3.3K27M group B中富集了以免疫细胞激活和炎症反应相关的通路，这与一般情况下，DIPG中都较少有免疫细胞浸润的现象相一致；

• 在H3.1K27M和H3.3K27M会共同发生酪氨酸激酶信号通路，蛋白聚糖合成，阳离子迁移，和典型的WNT信号通路；

  
  Figure 1.png
• 经典WNT效应TF（TCF7L1和TCG7L2）以及染色体重塑复合物亚基（BRD4和CBX家族）在DIPG中有显著的富集；
• 此外还有少突谱系的相关TFs被富集到（例如OLIG1/2，SOX10和MYRF），提示着DIPG可能是起源于少突型神经干细胞；
• 与PI3K信号和MAPK通路相关的增强子

2：突变体特异的染色质开放程度和转录因子网络

• H3.3K 27M和H3.1K27M胶质瘤在染色质开放程度上具有显著的差异；

• H3.3K27M和H3.1K27M在motif结合谱上也存在显著的差异

  
  Figure 2.png

• ChIP-seq的研究发现，H3.1K27M突变体会广泛分布在基因组上，而H3.3K27M突变体会富集在那些具有调控活性的位点上。提示在DIPG的不同亚型中，其表观遗传学的表现也存在很大异质性。

  
  Figure 2.png

3：非经典的WNT信号通路驱动了Gap Junction介导的网络

• WNT/PCP通路主要在H3.3K27M的肿瘤组织中被激活
• 当暴露在WNT5a中，H3.3K27M会出现相比H3.1K27M更多的神经突起；猜测可能与胶质瘤特异的微管蛋白有关；这种gap-junction的连接网络能够导致高级别胶质瘤中的治疗抵抗，可能是一个潜在的用药靶点。

4：H3.1K27M DIPG的MAPK通路

• H3.1K27M的DIPG在p38 MAPK 通路上具有差异激活的增强子，相关通路在其他的肿瘤中也被发现能够促进肿瘤细胞的生存

5：OPC相比NPC的表观轮廓与DIPG更加接近

Figure 5.png

• 在NPC阶段出现H3K27M突变并不能很好地模拟DIPG的发生过程，但可以模拟儿童髓母细胞瘤。

6：H3.3K27M和H3.1K27M对PRC2靶标也有不同的识别

• 亲和H3.3的CGI位点上的H3K27me3程度与H3.3K27M的表达量呈负相关；
• H3.3富集的CGI与PRC2复合物核心亚基EED有更强的结合，并且伴随着更低的H3K27me3信号；
• H3K27M的重塑能够导致PRC2具有不同功能的靶标

7：H3.3K27M和H3.1K27M足够引发显著差异的活性增强子和启动子

• H3K27M的诱导表达在第14天时导致的效果还不是特别显著，但是在下一个细胞周期之后（25天）其活性增强子会出现显著的改变；
• H3.3K27M对于Rho-GTPase信号激活；H3.1K27M突变体对p38-MAPK信号通路具有显著的改变；
• H3.3K27M突变和H3.1K27M突变的NPC在增强子和启动子的改变上没有出现十分显著的差异；但是在OPC中存在很明显的差异；
• 一个发现：H3.3K27M突变体在导致H3K27低甲基化的同时，能够使WT的H3K27上的乙酰化程度也提升；事实上，那些丢失H3K27me3的CGI位点常常与活性增强子和启动子相距较远。作者考虑是否是因为染色体的三维构象导致的增强子和启动子的互作