文獻解讀：活細胞成像技術助力癌癥研究——尤文氏肉瘤致癌案例
發(fā)表期刊：Nature Communications
IF：14.7
發(fā)表年份：2020
作者單位：首爾國立大學生物科學學院
DOI：10.1038/s41467-024-51050-0
研究背景
液-液相分離（LLPS）有助于細胞內無膜細胞器的形成，對各種生物過程和疾病狀態(tài)都有影響。富AT交互結構域含蛋白1A（ARID1A）是一種染色質重塑因子，經常與癌癥突變相關，但其功能機制在很大程度上仍然未知。研究者發(fā)現 ARID1A 含有一個朊病毒樣結構域（PrLD），它通過 PrLD 介導的 LLPS 促進液體凝聚體的形成。在尤文氏肉瘤患者標本中，由ARID1A LLPS形成的核凝聚物明顯升高。破壞ARID1A LLPS會導致尤文氏肉瘤細胞的增殖和侵襲能力減弱。通過全基因組染色質結構和轉錄譜分析，我們發(fā)現 ARID1A 凝聚物定位到 EWS/FLI1 靶增強子，并通過在致癌靶基因上形成功能性染色質重塑樞紐，誘導長程染色質結構變化�？傊�，研究結果表明，ARID1A通過PrLD介導的LLPS促進致癌潛能，為治療尤文氏肉瘤提供了一種潛在的治療方法。
研究目的
本研究旨在探索ARID1A的朊樣結構域（Prion-like Domain, PrLD）如何介導LLPS，并揭示其在尤文氏肉瘤致癌過程中的具體作用。
研究成果
1. ARID1A的LLPS特性
- ARID1A含有兩個朊樣結構域（PrLD1和PrLD2），其通過芳香族殘基的多價相互作用介導LLPS，形成液滴狀的核內凝聚體。
- LLPS缺陷型突變（如ΔDD和PrLD(Y/S)突變）會完全破壞ARID1A的凝聚能力。
2. ARID1A在尤文氏肉瘤中的作用
- 尤文氏肉瘤患者樣本中，ARID1A的核內凝聚體顯著增多，且其蛋白水平較正常組織顯著升高。
- 敲除ARID1A的尤文氏肉瘤細胞表現出增殖、遷移和侵襲能力的顯著降低。將LLPS功能恢復后，細胞的致癌潛能得以部分恢復。
3. ARID1A與EWS/FLI1的相互作用
- ARID1A通過PrLD與尤文氏肉瘤的驅動基因融合蛋白EWS/FLI1形成共凝聚體，并協同調控其靶基因表達。
- LLPS促進了染色質結構的開放，增強了EWS/FLI1在增強子位點的結合，從而激活癌基因的表達。
4. 染色質重塑與長距離相互作用
- ARID1A的LLPS驅動染色質重塑，形成活性轉錄中心，促進EWS/FLI1靶基因的長距離相互作用及基因激活。
- Hi-C分析顯示，LLPS缺陷導致尤文氏肉瘤細胞中染色質長距離相互作用的顯著減少。
研究意義
- 機制闡明
本研究揭示了ARID1A通過LLPS促進尤文氏肉瘤致癌潛能的分子機制，為ARID1A作為潛在治療靶點提供了依據。
- 臨床潛力
ARID1A的LLPS功能可能成為藥物干預的靶點，例如開發(fā)針對其朊樣結構域的抑制劑。
未來展望
未來研究可進一步探討：
1. ARID1A LLPS在其他癌癥中的作用。
2. 針對ARID1A PrLD的藥物開發(fā)及其與現有治療手段的協同效應。
3. LLPS相關基因突變如何影響癌癥的發(fā)生與發(fā)展。
設備應用
該實驗中，實驗人員使用JuLI™ Stage活細胞成像分析系統拍攝了 48 小時內的細胞劃痕（傷口愈合）實驗，并使用附帶的 JuLI STAT 分析軟件進行細胞遷移距離量化分析。
未來展望
未來研究可進一步探討：
1. ARID1A LLPS在其他癌癥中的作用。
2. 針對ARID1A PrLD的藥物開發(fā)及其與現有治療手段的協同效應。
3. LLPS相關基因突變如何影響癌癥的發(fā)生與發(fā)展。
設備應用
該實驗中，實驗人員使用JuLI™ Stage活細胞成像分析系統拍攝了 48 小時內的細胞劃痕（傷口愈合）實驗，并使用附帶的 JuLI STAT 分析軟件進行細胞遷移距離量化分析。
另一方面，實驗人員還通過JuLI™ Stage活細胞成像分析系統拍攝了≥96 小時的球體細胞生長情況，以及≥48 小時的球體細胞形成和球體侵襲實驗，使用附帶的Spheroid STAT 自動球體分析軟件進行定量分析。
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