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Jun 18, 2023

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Scientific Reports volume 13、記事番号: 12749 (2023) この記事を引用 1 Altmetric Metrics の詳細 クロマチンのエピジェネティックな調節不全は、がん発生の特徴の 1 つであり、

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12749 (2023) この記事を引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

クロマチンのエピジェネティックな調節不全は、がんの発生と進行の特徴の 1 つであり、この複雑な疾患の潜在的な一般バイオマーカーとして継続的に研究されています。 遺伝子制御に関与する核因子の 1 つは、クロマチン トポロジーを調節するヒストン シャペロンである独特の DEK タンパク質です。 DEK の発現レベルは正常細胞から癌細胞に向かって大幅に増加するため、DEK を腫瘍マーカーとして使用できる可能性が高まります。 DEK はエピジェネティックな転写制御に関与していることが知られていますが、これらの相互作用の詳細と癌発生との関連性は依然としてほとんど解明されていません。 この研究では、近接ライゲーションアッセイ (PLA) 分析と組み合わせた画像相互相関分光法 (ICCS) を利用して、乳がんの進行に沿った DEK の核分布とクロマチン パターンの間の空間相関を調査しました。 私たちは、この腫瘍の不均一性を考慮するために、3 つの十分に確立されたヒト乳房細胞株 (MCF10A、MCF7、および MDA-MB-231 細胞) に基づくモデルで研究を実施しました。 我々の結果は、DEKの過剰発現は、DEKと遺伝子プロモーター領域（H3K9ac、H3K4me3）に対応するヒストンマーク間の空間的近接性の全体的なより高いレベルと相関するが、DEKと遺伝子エンハンサー（H3K27ac）の間の空間的近接性とは相関しないことを示しています。 さらに、我々は、DEK とヒストンマークの共局在画分が、高侵襲性細胞株 (MDA-MB-231) よりも非侵襲性細胞サブタイプの方が低いことを観察しました。 したがって、この研究は、転写活性クロマチン領域に対する DEK の役割が乳がん細胞株のサブタイプに応じて異なることを示唆しています。

クロマチン DNA の生理学的状態は、DNA 制御を確実にするために連携して機能する複雑なプロセスの群に基づいて維持されます。 関与するすべてのメカニズムの中で、ヒストンの修飾は特徴の 1 つです 1。 これらの修飾（アセチル化、メチル化、リン酸化、ユビキチン化など）は、DNA 配列を直接変えることなく転写機構の DNA へのアクセスしやすさに影響を与えるため、「エピジェ​​ネティック コード」2 と呼ばれることがよくあります。 実際、エピジェネティックコードは、ほとんどの DNA 関連プロセスを調整する上で重要な役割を果たしています。 非生理学的レベルのヒストン修飾は、自己免疫疾患、神経変性疾患、心血管疾患、がんなどのさまざまなヒトの疾患で一般的であり、そのため予後プロセスに関与することがよくあります4。 たとえば、乳がんの場合、ヒストン尾部のアセチル化とメチル化の不均衡により、クロマチン構造の異常な開閉が引き起こされ 5、ユビキチン化などの他のいくつかのエピジェネティックマークは高度に調節解除されています 6、7、8、9。 10、11、12。 一般に、正常なエピジェネティック パターンの変化は、発がん性形質転換のプロセスの最初のステップの 1 つである可能性があります 13。

ヒストン修飾は、転写プロセスのステップ (転写機構と呼ばれることが多い) に関与するさまざまなタンパク質のゲノムへの空間的アクセスを調節することにより、遺伝子発現を制御します。 しかし、ヒストン修飾が遺伝子制御に影響を与える唯一の機構ではありません。実際、さまざまなタンパク質が転写プロセスのさまざまな段階に関与し、この目的に重要な役割を果たしています。 遺伝子制御に関与する細胞因子の 1 つは DEK タンパク質であり、これもいくつかの発がん機構に関与しています 14、15。 DEK タンパク質の過剰発現は、細胞増殖の増加、腫瘍の進行、患者の予後不良、そしてその結果として癌の進行期と一貫して関連しています。 さらに、この遍在性の核因子は、高度に一般的に発現される多くの遺伝子に結合し 16、乳がん細胞の遺伝子制御に関与しています 17。 これに関連して、DEK と開いたクロマチン構造との相互作用をさらに調査することは非常に興味深いです。 そのために、核タンパク質の空間的共分布を研究するための最も強力で多用途なツールの 1 つであるマルチカラー共焦点蛍光顕微鏡を選択しました。 生の画像データによって取得される情報量を増やすために、最近同様の状況で適用されたピクセルベースの画像相互相関分光法 (ICCS) 分析を活用しました 18、19、20。 ICCS アプローチのおかげで、DEK とクロマチン マーカーの共局在を特徴付けることが可能となり、その機能的相互作用を間接的に測定することができます。 これらの潜在的な相互作用を検証できるようにするには、イメージング共局在化アッセイを in situ 技術 (例: フェルスター共鳴エネルギー移動 (FRET) や in vitro 免疫共沈降など) で補完することが多くの場合有益です。 私たちの研究では、ICCS 分析を、2 つの標識因子間の近接性をナノメートルスケールで視覚化するための有望なソリューションである近接ライゲーションアッセイ (PLA) と組み合わせました 21,22。 実際、この方法は間接的な免疫染色​​とその後の酵素を含むアッセイを利用して、40 nm 未満離れた内因性タンパク質の相互作用を明らかにします 23。