组蛋白遗传受损导致显著的表观遗传重编程

表观遗传突变与包括癌症在内的多种疾病有关。然而，亲代组蛋白遗传在肿瘤发生或肿瘤进化中的作用尚不清楚。

一项发表于《自然—通讯》的成果，通过对人乳腺癌细胞模型和原位异种移植小鼠模型展开研究，首次证实亲代组蛋白遗传受阻会改变肿瘤细胞表观遗传谱，最终加速乳腺癌肿瘤的发展。

染色质状态及其相关的表观遗传信息在维持细胞分裂时的身份方面起着至关重要的作用。组蛋白翻译后修饰(PTMs)是细胞表观遗传状态的重要决定因素，携带表观遗传信息并调节基因转录。

为了探索亲代组蛋白遗传受损对MCM2突变细胞组蛋白修饰谱的影响，中国科学院深圳先进技术研究院(SIAT)的研究小组开发了一种肿瘤模型，将亲代组蛋白结合缺陷的MCM2- 2a突变引入乳腺癌细胞系。这项研究发表在6月10日的《Nature Communications》上。

在该模型中，研究人员观察到多种PTMs分布的变化，包括抑制和活性组蛋白标记。组蛋白遗传受损导致显著的表观遗传重编程，特别是影响抑制性组蛋白标记H3K27me3。

该研究的通讯作者Gan Yunhai教授说:“发育相关基因启动子上H3K27me3的缺失导致它们在癌细胞中被激活，从而促进肿瘤的生长和转移。”

此外，组蛋白遗传受损的癌细胞在原位移植后表现出加速生长和增加侵袭性的趋势。

随后的单细胞RNA测序分析显示，在组蛋白遗传障碍的癌细胞中新形成的亚克隆促进了肿瘤的进展。这些亚克隆获得了增殖和适应性方面的优势，在面对更复杂的环境时进化得更快。

本研究证实了携带H3K27me3的亲代组蛋白遗传在维持分化细胞特定区域中的关键作用。未能恢复H3K27me3可以重新激活乳腺发育过程，该过程通常被乳腺癌细胞用作肿瘤进展的驱动因素。

Gan Yunhai教授说:“这些发现为表观遗传不稳定性如何促进肿瘤进展提供了有价值的见解，表明靶向异常表观遗传可能通过保持表观遗传稳定性来改善患者的预后。”