DNA甲基化是基因表达的重要调控机制，加拿大多伦多大学的Donghyun D. Lee团队从生物学和临床角度讨论TERT启动子DNA甲基化在肿瘤中双重作用的最新进展，相关结果发表在2021年11月的J Clin Invest（14.808）期刊上。

缩略词：

TERT：端粒酶逆转录酶（telomerase reverse transcriptase）

THOR：TERT高甲基化肿瘤区域（TERT hypermethylated oncological region）

DAM：特异性等位基因甲基化（differential allelic methylation）

THOR-DAM：TERT高甲基化肿瘤区域特异性甲基化

TPM：TERT启动子突变（TERT promoter mutations）

ARMS-PCR：扩增突变系统PCR（amplification refractory mutation system PCR）

研究背景

端粒是染色体末端核蛋白结构，可维持基因组稳定性和预防癌症。而癌细胞可以通过激活端粒维持机制来复制肿瘤细胞，通过端粒酶逆转录酶 (TERT) 的异常表达来激活端粒酶是癌症最普遍的端粒维持机制。癌症TERT异常表达的特定驱动因素有很多，包括转录激活因子、TERT拷贝数变异、TERT启动子突变（TERT promoter mutations ,TPM）、启动子远端区域TERT高甲基化肿瘤区域（TERT hypermethylated oncological region,THOR）等，但这些因素如何在癌症中独立或合作地激活TERT异常表达仍未完全了解。

研究方法

作者收集了各种组织的575个肿瘤样本和77个正常组织样本（Table 1），进行基因组DNA/RNA制备、重亚硫酸盐PCR和NGS测序，对基因组DNA(100ng)进行重亚硫酸盐转化，使用不同的引物组对重亚硫酸盐转化DNA中的靶向扩增子进行PCR扩增（扩增子引物不与CpG位点重叠）。随后对测序reads进行比对和等位基因特异性甲基化(differential allelic methylation，DAM)分析，比较等位基因DNA甲基化模式。

Table1：General characteristics of the human tissue samples

THOR-DAM标准：[A1]

1. 一个等位基因高甲基化 (>16.0%)，另一个等位基因低甲基化 (<16.0%)
2. 肿瘤样本低甲基化和高甲基化等位基因之间的平均甲基化差异大于 8.2%

ARMS-PCR：

鉴定启动子SNP（pSNP,rs2853669,A或G）与外显子SNP（exSNP,rs2736098,C或T）相关碱基。

ddPCR的相对TERT表达：

从每个组织或细胞系中提取总RNA，并将1μg总RNA逆转录为cDNA。使用数字液滴PCR（digital droplet PCR, ddPCR）分析每个cDNA样品（50ng），探针靶向相同的外显子SNP（exSNP，rs2736098），ddPCR结果通过Sanger对cDNA样品的测序得到双重确认。

报告基因表达分析：

使用单因素方差分析（1-way ANOVA）评估报告基因表达的显著性，Dunnett’s post hoc test进行多重假设检验矫正。

研究结果

癌症中的THOR-DAM富集

为了研究TERT启动子等位基因特异性DNA甲基化的存在，作者评估了10种不同癌症类型的575个肿瘤组织和77个正常组织样品，对THOR区域（Chr5:1295321-1295393，覆盖THOR区域的7个CpG位点）共同的单核苷酸多态性位点（rs2853669，启动子SNP或pSNP，Chr5:1295349，GRCh37/hg19）进行下一代测序（NGS）和reads比对。

其中286个肿瘤和34个正常组织含有杂合pSNP（含有“A”SNP或“G”SNP的等位基因），在所有肿瘤类型中“A”和“G”等位基因（δ甲基化）之间的甲基化差异分析结果显示：正常组织等位基因的甲基化差异不明显，平均差异为2.7%；癌症组织的平均等位基因甲基化差异更为显著，范围从脑膜瘤的3.0%到结肠癌样本的29.7%，“A”和“G”等位基因之间的高甲基化率无明显差异。与正常组织相比，结肠癌、乳腺癌、黑色素瘤、膀胱癌和胶质瘤等肿瘤类型的平均差异等位基因甲基化明显较高。

为定义和评估THOR-DAM，作者制定两个严格的标准：（a）一个等位基因高甲基化 (>16.0%)，另一个等位基因低甲基化 (<16.0%)；（b）肿瘤样本低甲基化和高甲基化等位基因之间的平均甲基化差异大于 8.2%。基于此标准，将肿瘤区分为THOR-DAM 和non-DAM，结果发现在正常组织中THOR-DAM很少被观察到（3%，1/34），而在肿瘤组织中则很常见（29.0%，83/286）。且THOR-DAM在不同癌症类型中非随机分布，发病时间短的肿瘤类型呈THOR低甲基化，而从低级（癌前）发展到高级（恶性）、发病时间长的肿瘤类型前期THOR一个等位基因高甲基化，导致高DAM率，进而导致THOR双等位基因高甲基化。

TERT启动子突变（TPM）高发于黑色素瘤、成人胶质瘤和膀胱癌，这些肿瘤表现出最大的平均等位基因甲基化差异和最高的THOR-DAM率（分别为53%，67%和60%）（图1，C和D），表明THOR-DAM可能在TPM中富集。

Figure 3：Allele-specific CpG methylation patterns of the TERT promoter in TPM and WT cancer cell lines.

TERT启动子DNA甲基化在癌症中的双重作用

最后，作者通过功能和机制实验进一步表明等位基因特异性高甲基化在TERT启动子中的双重作用。当与低甲基化近端核心启动子结合时，THOR高甲基化可增强TERT表达，而核心TERT启动子的高甲基化抑制了包括THOR高甲基化和TPM在内的激活变化。

Figure 5：Proposed model of epigenetic regulation of TERT in human cancer

易基因小结

作者从10种癌症类型中筛选了大量正常组织和肿瘤组织（n=652），确定了THOR区域的差异等位基因甲基化（differential allelic methylation，DAM）仅存在于癌组织中。THOR-DAM在成人癌症中常见，且在含有激活性TERT启动子突变（TERT promoter mutations ,TPM）的肿瘤中富集。功能研究显示，在TPM和TERT WT癌症中，TERT的等位基因特异性基因表达需要核心启动子的低甲基化。然而，具有低甲基化核心TERT启动子的表达基因普遍表现出THOR高甲基化。总之研究结果表明，TERT启动子等位基因特异性DNA甲基化在调节癌症TERT表达中具有双重作用。

作者从生物学和临床角度论证了TERT启动子甲基化作为治疗靶点可防止癌细胞无限复制，从而抑制肿瘤复发。

参考文献：doi.org/10.1172/JCI146915

精准医学 | TERT启动子DNA甲基化在癌症中的双重作用https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwNTY3NDIxMw==&mid=2650649358&idx=1&sn=0edfd1ec1daf774e1a85f3332af50743&chksm=83101684b4679f926a1f4b17372171bfc9f8557a833a97c14912381c783c31bd5192c512fff9&token=2122030855&lang=zh_CN#rd

相关阅读：

精准医学 | 十篇文章读懂DNA甲基化与疾病（肿瘤）的关系https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwNTY3NDIxMw==&mid=2650649332&idx=1&sn=c817f2431daf4f8796eb9095f2204899&chksm=8310177eb4679e68f6210d1c154eaeef8d5790365cc6d8e18afef5b496bd42a77b697ba18546&scene=21#wechat_redirect

易基因｜精准医学： TERT启动子DNA甲基化在癌症中的双重作用相关推荐

1. 精准医学：粪便DNA甲基化标志物在大肠癌分期及其先兆诊断中的应用｜早期筛查

   易点评 在精准医学系列文章中我们介绍过有关血液中甲基化标志物在大肠癌复发监测中的应用,今天则为大家带来一篇关于粪便甲基化标志物在大肠癌早期筛查中应用的综述.在这篇综述中作者调研了2020年1月之前发表 ...

2. 精准医学: 尿液DNA甲基化检测有助于膀胱癌早期和复发监测｜早期筛查专题

   易点评 本研究是膀胱癌预防.检测方面医学研究的典范.作者巧妙运用了中山纪念医院(SYSMH).癌症基因组图谱(TCGA)和基因表达总表(GEO)的研究数据,以及MassARRAY检测技术,确定了膀胱癌 ...

3. 易基因 | 常用的6种DNA甲基化测序方法，你知道几个？

   什么是DNA甲基化? 简单来说,DNA甲基化就是在DNA甲基化转移酶(DNMT)的作用下将甲基选择性地添加到胞嘧啶上形成5′-甲基胞嘧啶的过程.DNA甲基化是最早发现的基因表观修饰方式之一,在维持正常 ...

4. 易基因｜文献科普：DNA甲基化测序揭示DNMT3a在调控T细胞同种异体反应中的关键作用

   大家好,这里是专注表观组学十余年,领跑多组学科研服务的易基因. 2022年7月1日,美国约翰霍普金斯大学西德尼基梅尔综合癌症中心Christopher J. Gamper 和 Kenneth R. C ...

5. 易基因｜疾病研究：DNA甲基化与转录组分析联合揭示吸烟免疫相关疾病的表观遗传机制

   大家好,这里是专注表观组学十余年,领跑多组学科研服务的易基因. 2021年12月09日,<Clin Epigenetics>杂志发表了题为"Genome-wide methyla ...

6. DNA甲基化与癌症、泛癌早筛 | DNA methylation and pan-cancer

   虽然我们现在完全没有甲基化的数据,但还是可以了解一下. 什么是DNA甲基化,与组蛋白修饰有什么联系? DNA Methylation and Its Basic Function 表观的定义就是DNA ...

7. 易基因 | 精准医学：DNA甲基化图谱在发现和精确诊断神经肿瘤领域的应用

   近年来,中枢神经系统(CNS)肿瘤的分类变得更加客观.更依托生物学认知.虽然过去的分子诊断包括特定突变.拷贝数变化或基因融合,但DNA甲基化测序的发展显著提高了诊断精度,增加了可靠性,并为发现新的肿瘤 ...

8. 易基因｜综述：单细胞DNA甲基化分析方法全介绍及未来发展前景预测

   ​大家好,这是专注表观组学十余年,领跑多组学科研服务的易基因. 2021年07月10日,<Biomolecules>杂志上发表一篇关于单细胞表观测序的综述文章,详细介绍了单细胞DNA甲基化 ...

9. 易基因 ｜ 基于DNA甲基化的CD8+肿瘤浸润性淋巴细胞标记可评估结直肠癌的免疫反应和预后

   介绍 结直肠癌(CRC)是世界范围致死率较高的癌症类型之一,免疫治疗在治疗结直肠癌方面发挥着越来越重要的作用.免疫检查点抑制剂可以促进T细胞攻击肿瘤细胞,延长患者生存期.同时,由于结直肠癌免疫反应的异 ...

最新文章

1. opencv函数copyto的用法
2. C++用数组和链表分别实现Stack
3. SQL Server2005的连接和配置（入门）
4. 计算机考试单元格,计算机等级考试技巧在Excel中如何对单元格进行设置？
5. eclipse各种配置
6. CRMEB知识付费系统v1.4.4源码
7. 纯MASM32打造BootClos——查看、备份系统开关机记录（0.0.0001 beta1，9KB）
8. 左室短轴切面_【图】短轴超声切面 - 心脏解剖学 - 天山医学院
9. 机械考计算机三级,机器人等级考试三级知识点汇总-20210706222922.pdf-原创力文档...
10. 源码编译Ros, Ubuntu18.04系统使用源码编译Ros1，出错集合及其解决办法
11. Android开源项目及库汇总
12. 如何移除或修改 RDCM 中的登录凭据（logon credentials）
13. ISO9001质量管理体系申请条件以及认证流程
14. 使用pdfobject预览pdf文件
15. 骚操作 Python爬你要的网站数据
16. 域名 与 ip 地址
17. arduino最大电压_制作Arduino功率计测量电压电流及功耗
18. 正则表达式---省、自治区、直辖市
19. 漫画：PHP女程序员自救的技巧
20. 好嗨呦 之 快速部署 Spring Boot 项目

热门文章

1. Ubuntu18 USB网卡驱动安装踩坑记录
2. 专业化本地项目管理软件-project提供下载
3. mingw 构建 mysql-connector-c-6.1.9记录
4. 38个漂亮的电子商务网站
5. 【一起来学Java】继承，多态，抽象，接口
6. 【矩阵论】4. 矩阵运算——矩阵拉直
7. python二维码生成识别代码_Python3+qrcode+zxing生成和识别二维码教程
8. Crystals Kyber密码算法解读（一）
9. 提升百度云速度-下载利器aria2简明配置指南
10. 记录一下蚂蚁金服的电话面试