Блог

Jun 08, 2024

Эпигенетическая дисрегуляция из-за хромосомного транзита в микроядрах

Том Nature 619, страницы 176–183 (2023) Цитировать эту статью 31 тыс. Доступов 2 цитирования 258 Подробности об альтметрических метриках Эта статья обновлена ​​Хромосомная нестабильность (CIN) и эпигенетические изменения

Nature, том 619, страницы 176–183 (2023 г.) Процитировать эту статью

31 тыс. доступов

2 цитаты

258 Альтметрика

Подробности о метриках

Эта статья обновлена

Хромосомная нестабильность (CIN) и эпигенетические изменения являются характеристиками распространенного и метастатического рака1,2,3,4, но неизвестно, связаны ли они механически. Здесь мы показываем, что неправильная сегрегация митотических хромосом, их секвестрация в микроядрах5,6 и последующий разрыв микроядерной оболочки7 глубоко нарушают нормальные посттрансляционные модификации гистонов (ПТМ) – явление, сохраняющееся у людей и мышей, а также при раке и не- трансформированные клетки. Некоторые изменения в ПТМ гистонов происходят из-за разрыва микроядерной оболочки, тогда как другие наследуются от митотических нарушений до образования микроядра. Используя ортогональные подходы, мы демонстрируем, что микроядра демонстрируют значительные различия в доступности хроматина с сильным позиционным смещением между промоторами и дистальными или межгенными областями, что соответствует наблюдаемому перераспределению PTM гистонов. Индукция CIN вызывает широко распространенную эпигенетическую дисрегуляцию, и хромосомы, которые проходят через микроядра, испытывают наследственные нарушения доступности еще долгое время после того, как они были реинкорпорированы в первичное ядро. Таким образом, CIN не только изменяет количество копий генома, но и способствует эпигенетическому перепрограммированию и гетерогенности при раке.

CIN стимулирует прогрессирование опухоли, отчасти за счет генерации гетерогенности числа копий генома, которая служит субстратом для естественного отбора2,4,8,9,10. ЦИН связан с метастазированием11, терапевтической резистентностью12 и уклонением от иммунитета13,14 и является результатом неправильной сегрегации хромосом во время митоза15. Отличительной чертой раковых клеток с CIN является наличие отстающих хромосом в анафазе15. Несегрегированные хромосомы часто оказываются в микроядрах, оболочка которых склонна к разрыву, подвергая их геномное содержимое воздействию цитозоля6,11,16,17. Широко распространенное повреждение ДНК в результате такого разрыва может катализировать геномные аномалии, включая сложные хромосомные перестройки, известные как хромотрипсис18,19. Хромосомы, инкапсулированные в микроядрах, часто полностью или частично реинтегрируются в первичное ядро ​​после митоза и, как таковые, могут распространять генетические аномалии, приобретенные в микроядре, на дочерние клетки18,19. В отличие от геномных последствий неправильной сегрегации хромосом, мало что известно о влиянии хромосомного транзита в микроядрах на целостность эпигенетического ландшафта.

Для определения эпигенетических последствий секвестрации хромосом в микроядрах мы использовали иммунофлуоресцентную микроскопию для оценки состояния канонических ПТМ гистонов в нетрансформированных эпителиальных клетках молочной железы человека (MCF10A), иммортализованных теломеразой пигментных эпителиальных клетках сетчатки (RPE-1), высоко- клетки серозного рака яичников (HGSOC) (OVCAR-3) и клетки трижды негативного рака молочной железы человека и мыши (MDA-MB-231 и 4T1 соответственно). Мы наблюдали существенные различия в распределении ПТМ гистонов при сравнении первичных ядер и микроядер. В микроядрах наблюдалось снижение метки, активирующей транскрипцию, ацетилирования лизина, по множеству остатков вдоль хвоста гистона H3 (H3K9ac, H3K27ac и, в меньшей степени, H3K14ac, который был потерян только в опухолевых клетках). Более того, два канонических сайта убиквитинирования на гистонах, репрессивное моноубиквитинирование гистона H2A (H2AK119ub) и специфичное для гена моноубиквитинирование гистона H2B (H2BK120ub), продемонстрировали существенное снижение с почти полной потерей H2BK120ub ( Рис. 1a,b и расширенные данные (рис. 1a,b). Изменения паттернов PTM гистонов в микроядрах были удивительно консервативны среди нетрансформированных и раковых клеток, а также среди разных видов, независимо от базовой скорости образования микроядер (рис. 1b и расширенные данные, рис. 1b, c). Хотя некоторые важные события метилирования лизина гистона H3 сохранились в микроядрах, другие, такие как H3K9me3, H3K27me3 и H3K36me3, были обогащены (расширенные данные, рис. 1d). Лечение ингибитором пангистоновой деацетилазы (HDAC) вориностатом привело к почти полному восстановлению сигналов H3K9ac, H3K14ac и H3K27ac в микроядрах, тогда как лечение ингибитором EZH2 GSK126 привело к снижению интенсивности окрашивания H3K27me3 (рис. 1c и расширенные данные). рис. 2а–д). Эти изменения в ПТМ гистонов указывают на измененный баланс ферментов, модифицирующих гистоны, многие из которых, как было обнаружено, отсутствуют в микроядрах (расширенные данные, рис. 2f – h). Кроме того, мы наблюдали снижение фосфорилирования субъединицы B1 РНК-полимеразы II (RPB1) в микроядрах по сравнению с первичными ядрами, что указывает на снижение транскрипционной активности (расширенные данные, рис. 2i,j).