Nat Cell Biol |
本文研究人员发现,KMT2C和KMT2D是TNBC中最常见的突变基因,可分别在8.0和8.7%的肿瘤中检测到。与匹配的原发性TNBC相比,KMT2C和KMT2D的表达在远端转移中显著降低,提示KMT2C/D功能的丧失在转移中起作用。为了研究Kmt2c和Kmt2d缺乏的后果,研究人员在小鼠的乳腺脂肪垫(MFP)中注射带有H2B-mCherry标签的非转移性小鼠乳腺系168FARN,发现虽然原位肿瘤生长不受影响,但在注射了Kmt2c或Kmt2d基因敲除(KO)168FARN细胞的小鼠中,肝脏、肺和大脑中出现了mCherry+的微转移病灶。与匹配的原发肿瘤相比,转移瘤中Kmt2c和Kmt2d的表达普遍较低,表明它们确实来源于KO细胞。重要的是,Kmt2d KO细胞中没有Kmt2c的代偿性上调,反之亦然。
随后,研究人员对MFP注射的168FARN来源的原发性肿瘤进行了单细胞RNA测序(scRNA-seq)。根据mCherry和上皮标记物Krt8的表达识别肿瘤上皮细胞,并用已知的细胞类型特异性标记物来注释基质细胞,结果发现Kmt2c和Kmt2d KO的肿瘤细胞与野生型(WT)明显分离。差异表达基因(DGE)分析发现,与WT相比,两种KO肿瘤细胞中Ly6a、Bst2、Ifi27l2a和Stat1表达显著上调,暗示了一种通过潜在的干扰素信号激活而产生的促炎环境。与此同时,对非上皮细胞进行亚聚类和注释,并根据基因型对它们进行分组,发现KMT2C和KMT2D的缺失对肿瘤微环境中不同类型的细胞亚群有特定的影响,但Kmt2c或Kmt2d缺失相关的抑制可能不是其转移表型的主要驱动因素。
为了剖析Kmt2c或Kmt2d缺失引起的细胞内在变化,研究人员首先关注了作为KMT2C和KMT2D的直接靶点的组蛋白。定量组蛋白质谱分析显示,与WT相比,两种KO细胞的组蛋白修饰相似,KMT2C或KMT2D基因敲除会导致H3K4me1和H3K27me3水平显著降低,而H3K27ac水平显著升高。通过染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)技术,研究人员发现Kmt2c KO和Kmt2d KO细胞中H3K4me1和H3K27ac的峰值有显著的增加或减少,而H3K27me3的峰值变化不大。KDM6A H3K27me3去甲基化酶,是KMT2C/D COMPASS复合物的一部分,KDM6A-ChIP-seq结果显示,与WT细胞相比,KO细胞中的峰值显著增加,且峰丢失很少。
与此同时,RNA-seq分析显示,与WT细胞相比,Kmt2c KO和Kmt2d KO细胞存在大量DGE,这些基因表达的变化更多是独特的,而不是两者之间共享的,但都影响了上皮-间充质转换(EMT)的平衡。值得一提的是,即使在没有EMT的情况下,也能观察到Kmt2c和Kmt2d缺失促进转移的作用。进一步地利用结合与表达靶标分析(BETA)整合RNA-seq和ChIP-seq数据,研究人员发现在Kmt2c KO和Kmt2d KO细胞中,增加的H3K4me1、H3K27ac和KDM6A峰与上调基因显著相关,而丢失的H3K4me1和H3K27ac峰分别与下调基因显著相关,H3K4me1, H3K27ac和KDM6A具有相似的靶基因调控。这些结果提示KMT2C/D的缺失可通过影响染色质状态来调控基因表达,进而可能影响肿瘤的转移,而KDM6A可能是KMT2C/D缺失相关转录组变化的介质。
为了识别Kmt2c和Kmt2d KO细胞转移表型的共同表观遗传调控驱动因素,研究人员整合了H3K4me1和H3K27ac ChIP-seq中显著增加的峰以及在RNA-seq和scRNA-seq中显著上调的基因,结合实验验证,证实基质金属蛋白酶3(Mmp3)是唯一重叠的基因。更重要的是,对临床样本的分析发现,与WT肿瘤相比,MMP3在KMT2C突变的TNBC中表达明显更高,并且 MMP3高表达肿瘤的KMT2C突变频率明显更高。进一步地利用shRNA在Kmt2c和Kmt2d KO细胞中下调Mmp3的表达,并将其注射到小鼠体内,结果表明,Mmp3的下调显著减少了Kmt2c和Kmt2d KO细胞的脑转移。已有的MMP抑制剂临床试验表明,其毒性高且疗效低。不过,庆幸的是,研究人员发现,通过shRNA或药理学抑制KDM6A能够减少Mmp3的表达,并在小鼠模型中减少Kmt2c和Kmt2d KO细胞的脑转移,表明通过靶向KDM6A间接抑制MMP3可以阻止KMT2C或KMT2D突变肿瘤的转移。此外,研究人员还发现,KDM6A的抑制对小鼠是耐受的,这表明KDM6A抑制剂可能在临床上对TNBC患者具有潜在的应用价值。
综上所述,本研究阐明了KMT2C/D突变导致的染色质重塑和组蛋白修饰变化,通过KDM6A间接影响MMP3的表达,从而诱导TNBC远端转移的分子机制。同时证明通过抑制KDM6A的活性,可以减少MMP3的表达,并可预防由KMT2C/D突变引起的脑转移(图1),不仅增进了人们对TNBC转移机制的理解,也为开发新的治疗策略提供了有价值的信息。
图1(Credit:Nature Cell Biology)
医药网新闻- 相关报道
-
- Nature:DNA甲基化控制星形胶质细胞的干性 (2024-10-09)
- 《自然·代谢》:坚持运动,能治胖伤!科学家发现,长期运动可以重塑腹部皮下脂肪,让人胖得更健康 (2024-10-09)
- Science:Stappenbeck团队/陆秋鹤发现降解分泌性免疫球蛋白A的全新菌种 (2024-10-09)
- Cancer Cell :颜鹏泽等揭示Midkine是乳腺衰老和肿瘤发生的驱动因素 (2024-10-08)
- 2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,两位科学家因发现microRNA及其调控作用而获奖 (2024-10-08)
- 最新研究显示,这类食物,每天吃够30克,或降低痴呆风险 (2024-10-08)
- Sci Adv:闻宏、金坚合作开发靶向乙酰化阅读器蛋白ENL的高效特异性蛋白质降解剂 (2024-10-08)
- 「缺氧环境下的免疫战士」Sci Adv:肿瘤中较低的氧气水平或能增强机体抵御癌症的能力 (2024-10-08)
- 《细胞》:给T细胞充能!科学家开发给T细胞输送线粒体的方法,“满电”T细胞抗肿瘤免疫能力更强、更不易耗竭 (2024-10-08)
- Nat Commun: 龚为民/孙金鹏团队合作揭示整个组胺受体家族的配体识别及激活的分子机制 (2024-10-07)
- 视频新闻
-
- 图片新闻
-
医药网免责声明:
- 本公司对医药网上刊登之所有信息不声明或保证其内容之正确性或可靠性;您于此接受并承认信赖任何信息所生之风险应自行承担。本公司,有权但无此义务,改善或更正所刊登信息任何部分之错误或疏失。
- 凡本网注明"来源:XXX(非医药网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。本网转载其他媒体之稿件,意在为公众提供免费服务。如稿件版权单位或个人不想在本网发布,可与本网联系,本网视情况可立即将其撤除。联系QQ:896150040