腫瘤細(xì)胞基因組的非編碼區(qū)突變。（A）圖中介紹了大范圍的基因組重排突變。染色體間的易位會導(dǎo)致癌基因的啟動子（例如MYC基因）被置于一個(gè)強(qiáng)力調(diào)控區(qū)域（如圖中紅色的Igκ位點(diǎn)）的作用范圍之內(nèi)。染色體內(nèi)缺失也同樣可以增強(qiáng)癌基因的表達(dá)，在染色體1中一段80kb缺失序列的擴(kuò)增就
我們基因組中里發(fā)生的一丁點(diǎn)變化都可能會促進(jìn)癌基因（oncogene）的表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生（tumorigenesis）。
腫瘤遺傳學(xué)。不論是圖上半部的遺傳性突變，還是下半部的獲得性突變都會導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。
腫瘤里發(fā)生的絕大多數(shù)復(fù)發(fā)的體細(xì)胞突變（recurringsomaticmutations）都會影響到基因組里的蛋白編碼區(qū)域。這些突變既可以激活癌基因，又可以使抑癌基因失活。不過也有好幾種突變會影響基因組里占比更大的那一部分??非編碼區(qū)，但這同樣會導(dǎo)致基因表達(dá)的改變。這其中就包括大范圍的基因組重排（largescalegenomicrearrangements），從而為某個(gè)癌基因引入一個(gè)強(qiáng)力的啟動子，或者將某個(gè)癌基因的啟動子置于一個(gè)強(qiáng)力轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子的作用范圍之內(nèi)。Mansour等人在大約5%的T細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血�。═cellacutelymphoblasticleukemias,T-ALL）患者中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常小的突變，但這種突變卻可以引入一個(gè)非常大的、功能超強(qiáng)的增強(qiáng)子，導(dǎo)致患者癌變。
最近發(fā)現(xiàn)，大部分讓我們患病的遺傳性基因組變異（inheritedgenomicvariants）都位于基因組非編碼區(qū)內(nèi)，所以很多人都開始到腫瘤細(xì)胞的基因調(diào)控區(qū)域（generegulatoryregions）里尋找寶藏??體細(xì)胞突變，或稱獲得性突變（acquiredmutations），也因此在黑素瘤（melanoma）細(xì)胞里發(fā)現(xiàn)了一個(gè)影響端粒末端轉(zhuǎn)移酶催化亞單位（telomerasecatalyticsubunit,TERT）近端啟動子（proximalpromoter）的致病性突變（“driver”mutations）。雖然我們發(fā)現(xiàn)了越來越多能夠影響遠(yuǎn)端增強(qiáng)子（distalenhancers）的致病性可遺傳突變，可是直到最近，才發(fā)現(xiàn)了一些能夠影響增強(qiáng)子的體細(xì)胞突變。
Mansour等人的發(fā)現(xiàn)主要是基于對TAL1癌基因高表達(dá)的T-ALL的觀察而得來的。TAL1是一種DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，以往的研究也發(fā)現(xiàn)，在TAL1癌基因附近有一些大范圍的重排會導(dǎo)致該基因表達(dá)水平升高，但這一次又有了新發(fā)現(xiàn)。淋巴瘤（lymphoma）細(xì)胞只會表達(dá)TAL1等位基因中的一個(gè)基因，這說明一定在過表達(dá)的那個(gè)等位基因附近存在一個(gè)新的順式作用元件突變（cis-actingmutation）。
Mansour等人為了發(fā)現(xiàn)這個(gè)突變，圍繞該基因的調(diào)控區(qū)域開展了大量的研究工作，看看其中哪些區(qū)域具備基因表達(dá)調(diào)控能力。他們發(fā)現(xiàn)Jurkat和MOLT-3這兩個(gè)T-ALL細(xì)胞系都攜帶一個(gè)長達(dá)20kb的H3組蛋白第27位賴氨酸乙�；揎椝皆龈叩膮^(qū)域，這種修飾與轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子和啟動子的活性有關(guān)。對Jurkat和MOLT-3這兩個(gè)T-ALL細(xì)胞系，以及原代T-ALL細(xì)胞系的該區(qū)域進(jìn)行測序發(fā)現(xiàn)，在TAL1基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游7.5kb的地方，插入了一段2~18個(gè)堿基組成的片段，即發(fā)現(xiàn)了一個(gè)插入突變。這些插入片段引入了1至2個(gè)MYB家族轉(zhuǎn)錄因子的識別位點(diǎn)。后續(xù)的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些位點(diǎn)都能夠與MYB轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，而且結(jié)合之后還會繼續(xù)招募其他幾個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，比如GATA3、TCF12、RUNX1和TAL1等對造血作用（hematopoiesis）有調(diào)控功能的轉(zhuǎn)錄因子，以及CBP轉(zhuǎn)錄輔激活蛋白（transcriptionalcoactivator）等因子。
這些研究結(jié)果都表明，該插入突變形成了一個(gè)新的增強(qiáng)子，所以導(dǎo)致TAL1等位基因過表達(dá)。為了驗(yàn)證這個(gè)假說的真?zhèn)�，Mansour等人決定使用CRISPR?Cas9基因組編輯技術(shù)來看看MYB結(jié)合位點(diǎn)是否對TAL1等位基因的表達(dá)起到了上調(diào)作用。將該增強(qiáng)子區(qū)域缺失掉之后，組蛋白乙�；揎椝胶蚑AL1蛋白的表達(dá)水平雙雙出現(xiàn)下調(diào)，這說明發(fā)現(xiàn)的增強(qiáng)子形成突變（enhancer-formingmutation）的確起到了T-ALL疾病致病突變的作用。此外，與TAL1增強(qiáng)子結(jié)合的造血轉(zhuǎn)錄因子也能夠與TAL1蛋白協(xié)同作用，互相進(jìn)行調(diào)控，形成一個(gè)自我調(diào)節(jié)的正反饋通路。因此，在TAL1等位基因上游新出現(xiàn)的這個(gè)MYB結(jié)合位點(diǎn)的真正作用可能就是形成了這樣一個(gè)正反饋途徑，使TAL1等位基因鎖定在一個(gè)病態(tài)的活化狀態(tài)，從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。由于在其他T-ALL病例中也發(fā)現(xiàn)在該基因上游存在一些突變情況不同，但都具備類似調(diào)控功能的突變，所以我們認(rèn)為，不論每位患者體內(nèi)發(fā)生的致病突變有多么不同，最終的結(jié)果一定是一樣的，就是使TAL1等位基因鎖定在一個(gè)病態(tài)的活化狀態(tài)，從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。
與之前發(fā)現(xiàn)的與增強(qiáng)子有關(guān)系的大范圍基因組重排而導(dǎo)致的致病突變不同，Mansour等人發(fā)現(xiàn)的這種突變只是由幾個(gè)堿基組成的、小規(guī)模的插入突變，但是也會引入1至2個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，形成一個(gè)強(qiáng)力的增強(qiáng)子，促使腫瘤發(fā)生。該發(fā)現(xiàn)極大增加了未來工作的難度，除了需要了解參考基因組（referencegenome）的功能之外，也非常需要了解每一個(gè)腫瘤細(xì)胞基因組的調(diào)控能力。
Mansour等人的發(fā)現(xiàn)肯定也會引起一股新的、在其他腫瘤細(xì)胞中尋找這種小型突變的風(fēng)潮。但是要在基因非編碼區(qū)里找到，并且確認(rèn)這種小型致病突變的難度也是非常大的，因?yàn)槲覀兡壳皩蛘{(diào)控區(qū)的認(rèn)識本來就還不夠深入，而使用短讀長測序技術(shù)（short-readsequencing）又難以明確地發(fā)現(xiàn)小型的插入或者缺失突變。也正因?yàn)槿绱�，Mansour等人采用的研究策略，即針對表達(dá)異常的等位基因進(jìn)行研究，找到可以導(dǎo)致調(diào)控能力發(fā)生變化的突變，然后再用功能缺失試驗(yàn)加以驗(yàn)證，這樣一套策略才顯得格外有潛力。
Mansour等人開展的研究之所以顯得非常有價(jià)值還有另外一個(gè)重要的原因，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的基因組功能特征??一種能夠代表強(qiáng)力增強(qiáng)子相關(guān)染色質(zhì)標(biāo)志物的信號。一直以來，這種區(qū)域一直被賦予了各種稱謂，比如位點(diǎn)控制區(qū)域（locuscontrolregions）、DNaseI超高敏位點(diǎn)（DNaseIsuper-hypersensitivesites）、或者超級增強(qiáng)子（super-enhancers）等。目前對這類區(qū)域還沒有一個(gè)非常明確、統(tǒng)一的、嚴(yán)格的定義。除此之外，我們也不清楚這些區(qū)域是否是一種特有的生化元件（biochemicalentity），或者它們彼此之間，以及與傳統(tǒng)的增強(qiáng)子之間只不過在作用強(qiáng)度上存在數(shù)量上的區(qū)別，而非本質(zhì)上有任何區(qū)別�；蚪M學(xué)一直以來都比較關(guān)注定性方面的問題，比如發(fā)現(xiàn)一些新的基因、轉(zhuǎn)錄子、結(jié)合位點(diǎn)或組蛋白修飾等特征。很少會關(guān)注相對濃度、活性，或者某種特征的重要性等問題。但是初級生物化學(xué)告訴我們，涉及大量相互作用的高階反應(yīng)（high-orderreactions）對反應(yīng)物濃度方面的改變是非常敏感的。也有多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，具有強(qiáng)力增強(qiáng)子的基因?qū)Ω鞣N擾動也更加敏感，比如粘聚因子（cohesin）、介質(zhì)（mediator）、BRD4等染色質(zhì)修飾因子、CDK7等轉(zhuǎn)錄裝置組份等關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的活性下降都非常敏感。
很多腫瘤的致病基因在腫瘤發(fā)生的過程中都會受到強(qiáng)力增強(qiáng)子的影響。因此，找到這些與增強(qiáng)子有關(guān)的基因組標(biāo)志之后，科研人員們就可以重點(diǎn)關(guān)注他們的作用了。尤其應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注涉及眾多增強(qiáng)子標(biāo)志（enhancersignatures）的超級增強(qiáng)子，他們對各種擾動極為敏感，因此也很有可能會成為一個(gè)非常有潛力的抗癌新靶點(diǎn)。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/780647.html
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