1.文章简介
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文章题目 |
Fumarate is an epigenetic modifier that elicits epithelial-to-mesenchymal transition |
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中文题目 |
延胡索酸通过调控DNA甲基化诱发上皮-间充质转化 |
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期刊名 |
Nature IF：38.138 |
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发表时间 |
2016 |
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实验材料 |
小鼠细胞系、人细胞系、肾癌病人组织 |
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测序平台 |
HiSeq 2000 |
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相关产品 |
RNA-seq |
2.研究背景
延胡索酸水合酶（fumarate hydratase,FH）是三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle,TCA）中的一个关键性酶。FH的基因突变将导致延胡索酸合酶缺乏症、遗传性平滑肌瘤和肾细胞癌（hereditary leiomyomatosis and renal cell carcinoma,HLRCC）等疾病。目前Fh缺失导致HLRCC分子的确切生物学机制尚不明确。
3.研究内容
通过对延胡索酸水合酶缺陷型细胞和延胡索酸处理的正常细胞的形态、分子生物学研究，研究者们揭示了延胡索酸对上皮-间充质转化（EMT）过程的影响。并通过对肾癌病人的转录组和全基因组甲基化数据的分析，阐明了延胡索酸水合酶活性与肾癌预后的关联。作为一种“原癌代谢物”（oncometabolite），对延胡索酸的研究可能为癌症治疗揭示新的靶标。
4.研究方法
取样：小鼠细胞系，人UOK262细胞系。
5.研究成果
1，延胡索酸水合酶匮乏的癌细胞表现出间充质细胞特征
通过对延胡索酸水合酶（Fh1）缺陷型的小鼠和人类UOK262细胞系的蛋白组、转录组研究发现，多种标志性EMT相关基因的表达发生改变，包括Vimentin、E-cadherin、SNAI1、SNAI2、TWIST1、ZEB1和ZEB2等（图1）。同时细胞从形态和迁徙转移能力上也表现出间充质细胞特征（图1）。此外，作为EMT分子标记之一的miR-200家族成员在Fh1缺陷型细胞中普遍表达量下调（图2）。同时研究者们发现位于mir-200ba429 5’端的一个CpG岛在Fh1缺陷型细胞中甲基化程度显著上升，说明miR-200家族的表达受表观遗传调控（图2） 。
图1、延胡索酸水合酶匮乏的癌细胞表现出间充质细胞特征
图2、GTR抑制TPD-43敲除细胞系中的隐秘外显子剪切
2、延胡索酸引发EMT反应
研究者们在正常表达Fh的细胞中使用甲基化延胡索酸（MMF）进行处理，发现细胞形态、基因表达和表观遗传标记的变化特征均与Fh1缺陷型细胞一致，表现出强烈的EMT反应特征（图3）。
图3、延胡索酸处理引发EMT反应
3、延胡索酸水合酶缺陷与肾癌细胞转移的关联
研究者们对延胡索酸水合酶缺陷、延胡索酸积累与肾癌细胞转移之间的关联进行了探索。对于多种肾细胞癌病人的转录组和全基因组甲基化数据分析表明，带有Fh基因突变的病人，体内延胡索酸水平升高，miR-200家族表达量下降，miR-200启动子区甲基化程度升高，展现出更多EMT特征。Fh活性和病人存活率呈现正相关的关系（图3）。
图4、延胡索酸水合酶活性与肾癌病人预后关联
6.参考文献
Sciacovelli,M., Gonçalves,E., Johnson,T.I., Zecchini,V.R., da Costa,A.S.H., Gaude,E., Drubbel,A.V., Theobald,S.J., Abbo,S.R., Tran,M.G.B., et al. (2016) Fumarate is an epigenetic modifier that elicits epithelial-to-mesenchymal transition. Nature, 10.1038/nature19353.
