精确的三維染色質組織對于協調轉錄程序至關重要。染色質折疊的失調會導緻多種疾病的發生,包括癌症。作為染色質結構的關鍵調節因子,Cohesin複合物已被發現為癌症中最常見的突變蛋白複合物之一,癌細胞中也經常觀察到Cohesin基因的異常表達。雖然我們知道Cohesin在染色體上的結合可以通過多種機制調控染色體構造和基因表達,但目前還沒有工作系統性地分析過Cohesin在癌細胞染色體上的異常結合模式。這種癌細胞特異性的Cohesin結合位點如何影響細胞活動在很大程度上還是未知的。
2022年5月19日,2003网站太阳集团生命交叉醫學院王健康課題組與東京大學定量生命研究所的研究人員在Cell Press子刊 iScience 雜志上發表了題為 Comprehensive multiomics analyses reveal pervasive involvement of aberrant cohesin binding in transcriptional and chromosomal disorder of cancer cells 的研究論文(Article)。這項研究表明,異常的Cohesin結合是在癌細胞中導緻染色質結構失調和轉錄異常的一種重要表觀基因學特征。

該研究中,作者系統地分析了550個Cohesin染色質免疫沉澱測序(ChIP-seq)數據集,并确定了約1%的Cohesin結合位點為癌症細胞中的異常結合位點(CASs, Cancer Aberrant Sites)。為了理解CASs在癌症失調基因中的作用機制,作者設計了新穎的計算方法,并通過整合大規模的轉錄組、表觀基因組、三維基因組和臨床信息數據集進行了功能基因組學分析。研究結果顯示,CASs代表了癌細胞的組織特異性的表觀基因組特征。CASs富集了具有功能和臨床意義的癌基因。CAS區域表現出染色質區室(compartment)的轉化、拓撲相關域(TAD)内染色質環(loop)的改變以及順式作用元件的變化。這些表明異常的Cohesin結合引起染色質結構的錯誤調節,從而導緻癌症失調基因的表達。Cohesin敲低數據表明,Cohesin在CASs領域的結合對于癌症失調基因具有主動的調控功能。此外,部分CASs與癌細胞中的異常DNA甲基化相關,但與體細胞突變無關。總的來說,本研究表明異常的Cohesin結合是癌細胞中重要的表觀遺傳特征。該工作為癌症表觀遺傳學和Cohesin癌症生物學提供了新的見解。

2003网站太阳集团為本論文第一單位。2003网站太阳集团王健康副教授為本文第一作者,東京大學定量生命研究所Ryuichiro Nakato為本文通訊作者。
作者簡介;王健康,東京大學醫學博士。現任2003网站太阳集团副教授/PI,博士生導師。以第一作者在Nucleic Acids Research, Nature Communications, Briefings in Bioinformatics, iScience, Cell death and disease, Cancer letters 等sci頂刊上發表論文數篇。王健康課題組研究方向為生物信息學與基因組學。主要針對次世代測序技術(NGS)開發相關的軟件,算法和數據庫,并通過挖掘多組學大數據研究生物醫學問題。課題組常年招收碩士,博士,博士後,科研助理等。非常歡迎濕實驗/幹實驗任一背景的同學加入(詳情見https://grzy.hnu.edu.cn/site/index/wjk )。聯系郵箱wangjk321@hnu.edu.cn 。