甲基化研究新发现:与DNMT3A有关的CpG岛高甲基化是急性髓性白血病过程中的结果

摘要 DNMT3A突 变发生在约25%的急性髓性白血病(AML)病人中。最普遍的突变是 , DNMT3A R882H , 在体内能减少约80%的DNA甲基化活动。为了理解白血病中DNMT3A有关的甲基化活动的作用,在带有DNMT3A


摘要

DNMT3A突变发生在约25%的急性髓性白血病(AML)病人中。最普遍的突变是DNMT3AR882H在体内能减少约80%的DNA甲基化活动。为了理解白血病中DNMT3A有关的甲基化活动的作用,在带有DNMT3AR882H的病人白血病和非白血病细胞中进行了全基因组重亚硫酸盐测序。带有DNMT3AR882H的非白血病的造血细胞展示出甲基化的缺失,暗示低甲基化先于AML。事实上所有带有野生型DNMT3A的AMLs展现出CpG岛高甲基化,但这个改变与基因沉默无关并且在有 DNMT3AR882H突变的AMLs中是缺失的。用细胞因子扩增的造血干细胞以DNMT3A依赖的方式被高甲基化,表明高甲基化可能是细胞增殖的反应而不是细胞增殖的原因。研究表明,低甲基化是存在DNMT3AR882H的AML的一个表型,还发现与DNMT3A有关的CpG岛高甲基化是AML过程中的一个结果。


1 在带有DNMT3AR882H突变的病人中,病灶上甲基化缺失发生在非白血病造血细胞上

之前的研究证明,DNMT3AR882H突变与基因组上特异性区域的病灶低甲基化有关。作者从Tatten-Brown-Rahman综合征(TBRS)中取得高身材、畸形巨头、畸形特征且全身发育迟缓的9岁病人的血液和皮肤样本,且与DNMT3A突变有关。利用13岁健康的兄弟与该患者的外周血多形核的细胞、单核细胞与T细胞进行WGBS测序。鉴别了TBRS患者与同胞间的差异甲基化区域,定义了包含10CpG且平均甲基化差异>0.24054个差异甲基化区域(DMR),99%DMRTBRS患者中是低甲基化的,且富集在CpG岛、岛屿和基因启动子区域,在别的兄弟姐妹中是高甲基化的。


1 对带有DNMT3AR882H/C突变的AML样本进行重亚硫酸盐测序

使用具有和不具有DNMT3AR882H/C突变的患者的骨髓细胞进行了WGBS测序,并与健康的正常人的CD34细胞进行比较。所有AML样本在测得的CpGs中有相似的甲基化分布和平均甲基化状态,且比正常CD34细胞有更低的甲基化趋势。对存在DNMT3AR882H/CDNMT3AWTAML样本中定义了3898DMRs,在这些DMR中,在DNMT3AR882H/CAML99%的是低甲基化的,并在AML450K芯片数据中也发现,包含这些位点的区域是低甲基化的。


1 DNMT3AR882H/C突变导致AML细胞中病灶上甲基化的缺失和受损DNA高甲基化 

DNMT3AWT相比,所有DNMT3AR882H/C相关的DMR都是低甲基化的。DNMT3AR882H/CDNMT3AWT AMLs中的表观病灶低甲基化来自两个不同的影响。第一是发生在与正常CD34细胞相比,DNMT3AR882H/CAML中甲基化较少的位点上,表明由于DNMT3AR882突变,它们已经失去甲基化。另一个作用是由于相对于CD34细胞而言,DNMT3AWT AMLs所在的区域是高甲基化的。


1 AML细胞系中DNMT3A相关低甲基化和高甲基化位点占据在不同的基因组和表观区域上 

作者比较与DNMT3A相关的甲基化缺失与获得的基因组特征。通过每个AML组(DNMT3AR882H/CDNMT3AWT)的DMR的甲基化均值与正常CD34细胞系的比较来划分高甲基化(n=2759)和低甲基化(n=1087DMRs。研究发现,年龄和骨髓的分化程度与AML样本和造血细胞之间的甲基化无关。并且DNMT3A存在的甲基化变化与表观遗传修饰共定位,低甲基化和高甲基化区域倾向于在造血细胞中不同的基因组区域和表观基因组的特征上发生。


1 DNMT3AR882H/C相关的低甲基化状态不会显著改变附近基因的表观遗传状态和转录活性 

接下来比较了DNMT3AR882H/CDNMT3AWT AML间的组蛋白甲基化信号、染色质可接近性和转录活性。发现相关区域上甲基化对其他表观修饰有一定的影响,但甲基化的差异对表达没有有显著的影响。

研究还发现有DNMT3A存在的CpG岛高甲基化在野生型DNMT3AAML样本中是一个普遍的特征,跟基因沉默没有关系。细胞因子诱导的体外增殖期间,DNMT3A介导的CpG岛高甲基化是发生在非白血病细胞中。


参考文献:


Spencer, D.H., et al., CpG Island Hypermethylation Mediated by DNMT3A Is a Consequence of AMLProgression. Cell, 2017. 168(5):p. 801-816 e13.


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转自:计算表观遗传学
  • 发表于 2018-08-20 17:50
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  • 分类:文献解读

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