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Jun 18, 2023

이미징

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12749(2023) 이 기사 인용 1 Altmetric Metrics 세부 정보 염색질의 후성 유전적 조절 장애는 암 발병의 특징 중 하나이며

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12749(2023) 이 기사 인용

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

염색질의 후성유전적 조절 장애는 암 발생 및 진행의 ​​특징 중 하나이며, 이 복잡한 질병의 잠재적인 일반 바이오마커로서 지속적으로 조사되고 있습니다. 유전자 조절과 관련된 핵 요인 중 하나는 독특한 DEK 단백질(염색질 위상을 조절하는 히스톤 샤페론)입니다. DEK 발현 수준은 정상 세포에서 암 세포로 크게 증가하므로 DEK를 종양 표지자로 사용할 가능성이 높아집니다. DEK가 후생적 및 전사 조절에 관여하는 것으로 알려져 있지만, 이러한 상호 작용의 세부 사항과 암 발병과의 관련성은 아직 파악하기 어렵습니다. 이 연구에서 우리는 PLA(Proximity Ligation Assay) 분석과 결합된 ICCS(이미지 교차 상관 분광학)를 활용하여 유방암 진행과 함께 DEK의 핵 분포와 염색질 패턴 사이의 공간 상관 관계를 조사했습니다. 우리는 이 종양의 이질성을 고려하기 위해 잘 확립된 3개의 인간 유방 세포주(MCF10A, MCF7 및 MDA-MB-231 세포)를 기반으로 한 모델에 대한 연구를 수행했습니다. 우리의 결과는 DEK의 과발현이 DEK와 유전자 프로모터 영역(H3K9ac, H3K4me3)에 해당하는 히스톤 표시 사이의 전반적으로 높은 수준의 공간 근접성과 상관 관계가 있음을 보여 주지만 DEK와 유전자 인핸서(H3K27ac) 사이의 공간 근접성과는 상관 관계가 없습니다. 또한 우리는 DEK와 히스톤 마크의 공동 위치화 분획이 고도로 침습적인 세포주(MDA-MB-231)보다 비침습성 세포 하위 유형에 대해 더 낮다는 것을 관찰했습니다. 따라서, 이 연구는 전사 활성 염색질 영역에서 DEK의 역할이 유방암 세포주의 하위 유형에 따라 다르다는 것을 시사합니다.

염색질 DNA의 생리학적 상태는 DNA 조절을 보장하기 위해 공동으로 작용하는 복잡한 과정을 기반으로 유지됩니다. 관련된 모든 메커니즘 중에서 히스톤의 수정은 특징 중 하나를 나타냅니다. 이러한 변형(예: 아세틸화, 메틸화, 인산화 및 유비퀴틴화)은 DNA 서열을 직접 변경하지 않고도 전사 기구의 DNA 접근성에 영향을 미치기 때문에 종종 "후성 유전적 코드"라고 합니다. 실제로 후성유전 코드는 대부분의 DNA 관련 프로세스를 조정하는 데 중요한 역할을 합니다. 히스톤 변형의 비생리학적 수준은 다양한 인간 질병(예: 자가면역 질환, 신경퇴행성 질환, 심혈관 질환 및 암3)에서 흔히 볼 수 있으며, 따라서 종종 예후 과정에 관여합니다4. 예를 들어, 유방암의 경우 히스톤 꼬리의 아세틸화와 메틸화 불균형으로 인해 염색질 구조가 비정상적으로 열리거나 닫히게 되며 유비퀴틴화와 같은 여러 다른 후생유전학적 표시가 고도로 규제 해제됩니다6,7,8,9 10,11,12. 일반적으로 정상적인 후성유전적 패턴의 변화는 발암성 변형 과정의 첫 번째 단계 중 하나를 나타낼 수 있습니다13.

히스톤 변형은 전사 과정 단계에 관여하는 다양한 단백질의 게놈에 대한 공간적 접근성을 조절함으로써 유전자 발현을 조절합니다. 그러나 히스톤 변형이 유전자 조절에 영향을 미치는 유일한 메커니즘은 아닙니다. 실제로 다양한 단백질이 전사 과정의 다양한 단계에 관여하여 이 목표에 중요한 역할을 합니다. 유전자 조절과 관련된 세포 요인 중 하나는 여러 발암 메커니즘에도 관여하는 DEK 단백질입니다. DEK 단백질 과발현은 세포 증식 증가, 종양 진행, 환자의 불량한 예후, 결과적으로 진행된 암 단계와 지속적으로 연관되어 있습니다. 더욱이, 이 유비쿼터스 핵 인자는 고도로 일반적으로 발현되는 많은 유전자와 결합하고 유방암 세포의 유전자 조절에 관여합니다. 이러한 맥락에서 DEK와 개방형 염색질 구조의 상호 작용을 추가로 조사하는 것이 큰 관심을 끌고 있습니다. 이를 위해 우리는 핵 단백질의 공간적 공동 분포를 연구하는 가장 강력하고 다재다능한 도구 중 하나인 다색 공초점 형광 현미경을 선택했습니다. 원시 이미징 데이터에서 검색된 정보 콘텐츠를 늘리기 위해 최근 비슷한 맥락에서 적용된 픽셀 기반 이미지 교차 상관 분광법(ICCS) 분석을 활용했습니다. ICCS 접근 방식 덕분에 DEK와 염색질 마커의 공동 위치화를 특성화하여 기능적 상호 작용을 간접적으로 측정할 수 있습니다. 이러한 잠재적인 상호 작용을 검증할 수 있으려면 Förster Resonance Energy Transfer(FRET) 또는 시험관 내 공동 면역 침전과 같은 현장 기술을 사용하여 이미징 공동 국소화 분석을 보완하는 것이 종종 도움이 됩니다. 우리 연구에서 우리는 ICCS 분석을 두 개의 표지된 요소 사이의 나노미터 규모의 근접성을 시각화하기 위한 유망한 솔루션인 PLA(Proximity Ligation Assay)와 일치시켰습니다. 실제로, 이 방법은 간접 면역 염색과 효소를 포함하는 후속 분석을 활용하여 40 nm 미만으로 떨어져 있는 내인성 단백질의 상호 작용을 밝혀냅니다.