基于生殖系拷貝數(shù)變異(CNV)的全基因組關聯(lián)研究（GWAS）幫你找到癌癥相關snoRNA!

欄目：最新研究動態(tài) 發(fā)布時間：2018-08-31
近年來，非編碼RNA的研究從miRNA到lncRN到circRNA，而核仁小分子RNA(snoRNA)的研究起源較早，功能單一......

近年來，非編碼RNA的研究從miRNA到lncRN到circRNA，而核仁小分子RNA(snoRNA)的研究起源較早，功能單一，之后的很長一段時間，snoRNA的研究陷入低潮。核仁小分子RNA(snoRNA)是一類廣泛存在于真核生物細胞核仁的小分子非編碼RNA，長度0-300nt, 具有保守的結構元件，并按它們的結構分為三大類：box C/D snoRNA、 box H/ACA snoRNA 和 MRP RNA。其中box C/D 和 box H/ACA主要通過堿基配對的方式分別指導著核糖體RNA的二氧甲基化和假尿嘧啶化修飾。此外，也有研究報道snoRNA參與snRNA、tRNA和mRNA的轉錄后修飾。近幾年，隨著測序技術的發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)表明snoRNA在腫瘤中被異常調控，并發(fā)揮著功能。2018年8月，北京蛋白質組學研究中心蛋白質組學國家重點實驗室，中國放射醫(yī)學研究所周鋼橋課題組在Gastroenterology （IF=20.773）發(fā)表了名為“Germline Duplication of SNORA18L5  Increases Risk for HBV-related Hepatocellular Carcinoma by Altering Localization of Ribosomal Proteins and Decreasing Levels of p53” ,該研究是基于生殖系拷貝數(shù)變異(CNV)的全基因組關聯(lián)分析（GWAS），通過對比1583例乙型肝炎病毒（HBV）相關的肝癌患者與1540例乙型肝炎病毒（HBV）相關的非肝癌患者，發(fā)現(xiàn)了一個低頻重復染色體15q13.3與乙型肝炎病毒相關的肝癌患病風險密切相關（P=3.17 × 10–8;odds ratio, 12.02)。15q13.3的拷貝數(shù)與SNORA18L5在肝組織中的表達相關。過表達SNORA18L5的增加了小鼠肝癌細胞的增殖和移植瘤的生長;干擾SNORA18L5降低了肝癌的增殖和腫瘤的生長。SNORA18L5在HepG2和SMMC-7721細胞中的過表達可抑制p53依賴性細胞周期阻滯和凋亡。SNORA18L5的過表達導致核糖體生物合成活性增強，成熟的18S和28S rRNA水平升高，導致核糖體蛋白RPL5和RPL11停留在核仁中，從而阻止它們與MDM2結合。這導致了MDM2介導的p53泛素化和降解的增加。與非腫瘤肝組織相比，HCC組織中SNORA18L5水平升高，且患者生存時間縮短。該研究深入淺出的從中國人口全基因組的生殖拷貝數(shù)的突變入手進一步揭示了CNV的突變通過snoRNA的差異表達來影響乙型肝炎病毒（HBV）相關的肝癌。

 

機制圖

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技術路線圖

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結果

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圖1 

A 通過CNVplex實驗對237例病例組與243對照組患者的14個CNV位點進行了基因分型，只有低拷貝數(shù)的染色體15q13.3位點存活下來; B 熒光原位雜交（FISH）發(fā)現(xiàn)三個拷貝數(shù)的CNV確實存在于15q13.3位點;C 多種族數(shù)據(jù)庫分析以及亞洲人的1000個基因組計劃的數(shù)據(jù)庫分析，15q13.3重復基于Affymetrix SNP-probe等位基因強度的最大間隔跨度約為614.5 Kb，通過與TCGA數(shù)據(jù)庫中28類腫瘤比較分析，最小重復區(qū)間被定義為~15.4 Kb的間隔序列，與ENCODE轉錄組測序結果對照，發(fā)現(xiàn)SNORA18L5剛好在 ~15.4 Kb 的結構域；D RT-PCR結果表明SNORA18L5的表達與拷貝數(shù)具有相關性。


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圖2 

A SNORA18L5在肝癌細胞系高表達; B 在腫瘤組織里SNORA18L5啟動子區(qū)H3K4me3表達上調; C  ChIP-qPCR 實驗利用H3K4me3 抗體，檢測SNORA18L5的 與H3K4me3 具有相關性; D 加入MLL抑制劑阻礙了H3K4me3富集到SNORA18L5的啟動子區(qū)； E H3K4me3的上調與AFP等指標正相關; F Kaplan-Meier分析SNORA18L5高表達與肝癌的不良預后有關。

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圖3

A,B  在L-02 與HepG2過表達SNORA18L5促進細胞增殖與克隆形成; C SNORA18L5過表達促進小鼠體內腫瘤塊的生成；D 免疫組化實驗SNORA18L5促進ki-67表達；E過表達SNORA18L5促進G1/S期轉化；F過表達SNORA18L5抑制細胞凋亡。


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圖4 

A SNORA18L5與NPM共定位于細胞核；B 前體與成熟rRNA引物設計 C過表達SNORA18L5促進成熟的28S 與18S rRNA的合成；D Northern blotting結果表明過表達SNORA18L5促進rRNA的合成 加入Act.D能逆轉這一結果；E 過表達SNORA18L促進單核糖體與多核糖體的合成。


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圖5 

A 31位HBV攜帶的肝癌患者的GSEA富集分析發(fā)現(xiàn)SNORA18L5的表達與P53富集相;B過表達SNORA18L5抑制P53以及相關基因的表達 C 在p53+/+細胞過表達SNORA18L5抑制細胞凋亡，在p53-/-細胞促進了G1/S期轉化 D，F(xiàn) p53+/+細胞克隆形成能力增強；并且在Huh7和p53-null HCC細胞系Hep3B證實了SNORA18L5的致瘤性。


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圖6 

A 過表達或者敲低SNORA18L5，p53 mRNA水平不變；B 放線菌酮（CHX）實驗證實過表達SNORA18L5縮短了P53的半衰期; C 蛋白酶體抑制劑MG132能減SNORA18L5所造成的P53的降解；D SNORA18L5干預MDM2所導致的P53的泛素化； E 敲低MDM2后P53的表達不受SNORA18L5的影響


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圖7 

A 在HepG2過表達SNORA18L5使得RPL5與RPL11在胞質中表達降低卻在細胞核里表達上調；B,C在HepG2過表達SNORA18L5使得MDM2與RPL5以及RPL11的內源性的結合能力減弱；D,E RPL5與RPL11是P53穩(wěn)定性與細胞增殖所必須的