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World File Search System着丝粒
第 54 期 • 2024 年 7 月
亲爱的 ECA 会员和朋友们，我很高兴地宣布下一届 ECA 会议：第 15 届欧洲细胞基因组学会议将于 2025 年 6 月 29 日至 7 月 1 日在比利时鲁汶举行。以下是一些详细信息：创新格式我们正在改进会议形式，包括一系列会前研讨会，旨在提供实践经验和有关专业主题的深入知识。计划亮点几位杰出的科学家已同意贡献他们在细胞基因组学各个领域的专业知识，并辅以发展领域的演讲。会议涵盖了染色体和基因组生物学以及临床细胞基因组学的所有方面。科学会议涵盖长读和短读测序、原位测序、甲基化分析、多组学、单细胞组学、cfDNA 分析的技术进步；基因组生物学的基本方面，包括着丝粒的组织和进化；端粒和基因组老化、动物和植物细胞基因组学、结构变异、染色质结构、癌症中非整倍体的起源和进化以及染色体疾病机制；微塑料基因组毒性；临床进展，包括组成性和获得性细胞遗传学；植入前和产前诊断；细胞基因组学和医学中的人工智能。常设工作组研讨会将包括关于热点问题的演讲、大型项目成果以及细胞基因组学网站和数据库的介绍。邀请与会者以海报形式展示他们的研究成果，其中一些将被选中在会议和研讨会期间展示。早期职业科学家将有很多机会
超乙酰化微管在 EBV 编码的 BHRF1 蛋白调控的先天免疫逃逸中发挥重要作用
先天免疫是抵御病毒的第一道防线，其中线粒体在诱导干扰素 (IFN) 反应中起着重要作用。BHRF1 是一种在 Epstein-Barr 病毒再激活过程中表达的多功能病毒蛋白，它会调节线粒体动力学并破坏 IFN 信号通路。线粒体是一种可移动的细胞器，借助细胞骨架，特别是微管 (MT) 网络，它可以在细胞质中移动。微管会经历各种翻译后修饰，其中包括微管蛋白乙酰化。在本研究中，我们证明 BHRF1 会诱导微管过度乙酰化以逃避先天免疫。事实上，BHRF1 的表达会诱导缩短的线粒体聚集在细胞核旁边。这种“线粒体聚集体”围绕着丝粒组织，其形成依赖于微管。我们还观察到 α-微管蛋白乙酰转移酶 ATAT1 与 BHRF1 相互作用。使用 ATAT1 敲低或不可乙酰化的 α-微管蛋白突变体，我们证明了这种高乙酰化对于线粒体聚集体的形成是必需的。在 EBV 重新激活期间也观察到了类似的结果。我们研究了导致线粒体聚集的机制，并确定了运动蛋白是线粒体聚集所需的马达。最后，我们证明了 BHRF1 需要 MT 高乙酰化来阻止 IFN 反应的诱导。此外，MT 高乙酰化的丧失会阻止自噬体定位到靠近线粒体聚集体的位置，从而阻碍 BHRF1 启动线粒体自噬，而线粒体自噬对于抑制信号通路至关重要。因此，我们的结果揭示了 MT 网络及其乙酰化水平在诱导亲病毒线粒体自噬中的作用。
通过操纵胡萝卜 (Daucus carota) 中的 CENH3 引起染色体水平的变化和基因组消除
杂交品种因其高产量、一致性和其他理想性状而在许多作物物种中很有价值。双单倍体具有两组相同的染色体，对于杂交育种很有价值，因为它们可以在一代内产生，而通常用于生产杂交亲本的近交系需要多代过程。生产单倍体植物的一种方法是操纵着丝粒组蛋白 H3 (CENH3)。到目前为止，这种生产单倍体的方法已在拟南芥、玉米 (Zea mays) 和小麦 (Triticum aestivum) 中成功实现。本文我们描述了胡萝卜 (Daucus carot a) 中 CENH3 的修饰，以测试这些修饰诱导单亲基因组消除的能力，这是单倍体诱导的基础。使用碱基编辑来制作 cenh3 突变植物，其中 CENH3 编码组蛋白折叠结构域的区域具有氨基酸替换。然后将这些 cenh3 突变植物与 CENH3 野生型植物进行杂交。使用基于 PCR 的基因分型检测，我们确定了两个基因组消除候选物。一个候选物被归类为假定的非整倍体植物，其中 7 号染色体处于单拷贝状态。另一个候选物被描述为假定的四倍体，其在发生过程中可能为单倍体。我们的结果表明，这个假定的四倍体从 CENH3 野生型亲本继承了所有染色体，并且 cenh3 突变植物的基因组丢失了。这项研究提供了证据，表明胡萝卜中 CENH3 的修饰有可能诱导胡萝卜的基因组消除和倍性变化。
针对基因组完整性功能障碍阻碍非小细胞肺癌循环肿瘤细胞衍生外植体的转移能力
DNA 损伤和基因组不稳定性是非小细胞肺癌 (NSCLC) 病因和进展的因素。然而，它们的治疗开发令人失望。CTC 衍生外植体 (CDX) 为 CTC 转移能力的机制研究提供了系统，并可能为生物驱动疗法提供理论基础。从 NSCLC CTC 建立了四种 CDX 模型和 3 种 CDX 衍生细胞系，并重现了患者肿瘤组织学和对铂类化疗的反应。CDX (GR-CDXL1、GR-CDXL2、GR-CDXL3、GR-CDXL4) 与患者肿瘤活检和/或单个 CTC 显示出相当大的突变景观相似性。关键 DNA 损伤反应 (DDR) 和基因组完整性相关基因的躯干改变在各个模型中普遍存在，并被评估为体外、卵内和体内的治疗靶点。 GR-CDXL1 表现出与双等位基因 BRCA2 突变和 FANCA 缺失相关的同源重组缺陷、有丝分裂后未修复的 DNA 损伤以及对奥拉帕尼的敏感性（尽管对化疗有抵抗力）。GR-CDXL4 中的 SLFN11 过表达导致对奥拉帕尼的敏感性，并且与患者肿瘤活检中的神经内分泌标志物表达一致，表明 SLFN11 在 NSCLC 组织学转化为小细胞肺癌 (SCLC) 方面具有预测价值。着丝粒聚集促进了 GR-CDXL3 细胞中可靶向的染色体不稳定性。这些 CDX 揭示了 DDR 和基因组完整性相关缺陷是 CTC 转移潜能的核心机制，并为其在转移性 NSCLC 中的治疗靶向提供了理论依据。
正常细胞和恶性细胞在染色体脆性和神经节苷脂表达方面的表型差异
通过光学显微镜观察 8 名恶性肿瘤患者和 8 名健康对照者的外周血淋巴细胞的中期，检测了自发性染色体脆性。在受试患者中，与对照组相比，自发性染色体脆性的频率明显更高，尤其是在着丝粒染色体区域。特别令人感兴趣的是涉及神经节苷脂、三肽谷胱甘肽 (GSH) 的还原形式和/或肿瘤抑制蛋白 HACE1 的相互作用。在实验室培养的小鼠胚胎 3T3 成纤维细胞、小鼠恶性骨髓瘤细胞以及两种细胞类型的混合培养物的实验体外模型提取物中神经节苷脂和抗神经节苷脂抗体的平均滴度之前，先将每个提取物通过 GSH-琼脂糖柱，以“选择”所述样本中对 GSH 具有亲和力的分子。此外，还测试了肿瘤抑制基因 HACE-1 在小鼠胚胎干细胞 (mESC) 和恶性人类宫颈癌 HeLa 细胞基因组中的存在和表达，这两种细胞都含有该基因的额外拷贝，通过用含有肿瘤抑制基因拷贝的适当重组 DNA 载体转染插入。开发的实验体外模型显示了特定的分子间相互作用，可以阻止疾病的发展。此外，还展示了非淋巴细胞类型产生抗体/免疫球蛋白的可能性。因为以这种方式产生的抗体位于专门的淋巴组织和器官中的生发中心之外，所以通过小离子和分子（如神经节苷脂）控制它们的功能非常重要。
与疾病发展相关的乳腺癌生物标志物；一项基于计算机的研究
简介：乳腺癌 (BC) 是全球女性死亡的主要原因之一。通过与疾病发展相关的差异表达识别基因有助于我们更好地了解 BC 的分子机制。目的：我们的研究使用计算机模拟分析来识别可能引发 BC 发展的中心基因。材料和方法：在这项横断面计算机模拟研究中，我们在基因表达综合 (GEO) 数据库中确定了 GSE38959 和 GSE45827 为差异表达基因 (DEG)，调整后的 P < 0.05。在这两组中，在病例和正常 BC 样本中表达的 DEG 中均观察到 logFC ≥ 2 和 logFC ≤ -2。然后进行比较，使用 GEO2R 工具检测两个常见的 DEG 数据集。使用京都基因和基因组百科全书 (KEGG) 和基因本体数据库阐明途径。然后使用 Cytoscape 和 Gephi 分析蛋白质-蛋白质相互作用 (PPI)。最后进行 GEPIA 分析以验证目标基因。结果：使用 GEO，鉴定出 322 个常见 DEG 和 65 个中心基因作为 PPI。基于基因本体 (GO) 和 KEGG 通路分析，DEG 在与细胞分裂、染色体、着丝粒区域、微管结合和细胞周期相关的功能方面富集。通过 GEPIA 分析比较正常与肿瘤样本时，CDK1、CCNB1、TOP2A、CXCL12、IGF1 和 KIT 6 个基因的表达具有统计学意义。结论：本研究引入了六个高表达基因（CDK1、CCNB1、TOP2A、CXCL12、IGF1 和 KIT），可作为 BC 发展 (所有基因 P <0.05) 的生物标志物。需要进一步进行全面的体内实验研究来描述它们在 BC 中的作用。
文章
葡萄是全球公认的具有重要经济价值的果树。在葡萄品种中，汤普森无核葡萄对鲜食和酿酒、干燥和榨汁的广泛应用具有至关重要的影响。该品种是葡萄基因改造最有效的基因型之一。然而，缺乏高质量的基因组阻碍了有效的育种工作。在这里，我们展示了汤普森无核葡萄的高质量参考基因组，其中所有 19 条染色体都表示为 19 个连续序列（N50 = 27.1 Mb），没有间隙，并且预测了所有端粒和着丝粒。与之前的组装（TSv1 版本）相比，新组装包含额外的 31.5 Mb 高质量测序数据，注释了总共 30 397 个蛋白质编码基因。我们还进行了细致的分析，以确定汤普森无核葡萄和两种以抗病性而闻名的野生葡萄品种中的核苷酸结合亮氨酸富集重复基因 (NLR)。我们的分析表明，汤普森无核葡萄中两种类型的 NLR（TIR-NB-LRR (TNL) 和 CC-NB-LRR (CNL)）的数量显著减少，这可能导致其对许多真菌疾病（如白粉病）敏感，而第三种类型的 NLR（RPW8（抗白粉病 8）-NB-LRR (RNL)）的数量增加。随后，转录组分析表明，在白粉病感染期间 NLR 显著富集，强调了这些元素在葡萄树防御白粉病中的关键作用。高质量汤普森无籽参考基因组的成功组装对葡萄基因组学研究做出了重要贡献，深入了解了无籽、抗病性和颜色性状的重要性，这些数据可用于促进葡萄分子育种工作。
DNMT3B 突变的 ICF1 的异常表观基因组
DNMT3B 中的双等位基因次等位基因突变会破坏 DNA 甲基转移酶活性并导致免疫缺陷、着丝粒不稳定、面部异常综合征 1 型 (ICF1)。尽管几种 ICF1 表型与异常低甲基化的重复区域有关，但导致其余疾病表型的独特基因组区域仍然基本未知。在这里，我们探索了两个 ICF1 患者衍生的诱导性多能干细胞 (iPSC) 及其 CRISPR-Cas9 校正克隆，以确定 DNMT3B 校正是否可以全面克服 DNA 甲基化缺陷和表观基因组中的相关变化。携带不同 DNMT3B 变体的 ICF1 iPSC 之间整个基因组的低甲基化区域高度可比，并且与 ICF1 患者外周血和淋巴母细胞系中的低甲基化区域明显重叠。这些区域包括大的 CpG 岛结构域，以及几个谱系特异性基因（特别是免疫相关基因）的启动子和增强子，这表明它们在早期发育过程中已被预先标记。CRISPR 校正的 ICF1 iPSC 显示，大多数与表型相关的低甲基化区域在编辑后会重新获得正常的 DNA 甲基化水平。然而，在 ICF1 iPSC 中低甲基化最严重的区域（这些区域也显示出 H3K4me3 水平的最高增加和/或 CTCF 结合异常），表观遗传记忆仍然存在，并且低甲基化仍未得到校正。总体而言，我们证明恢复 DNMT3B 的催化活性可以逆转大多数异常的 ICF1 表观基因组。然而，只有一小部分基因组能够抵御这种拯救，这凸显了逆转由于全基因组表观遗传扰动导致的疾病状态的挑战。揭示持久表观遗传记忆的基础将促进克服这一障碍的策略的发展。
LINE-1-RNA 导致异染色质侵蚀并且是...
组成性异染色质负责基因组抑制富含重复序列、端粒和着丝粒的 DNA。在生理和病理性过早衰老过程中，异染色质稳态受到严重损害。在这里，我们表明 LINE-1（长散布核元件-1；L1）RNA 积累是典型和非典型人类早衰综合征的早期事件。L1 RNA 负向调节组蛋白赖氨酸 N -甲基转移酶 SUV39H1（抑制杂色 3-9 同源物 1）的酶活性，导致异染色质丢失和体外衰老表型的出现。使用特异性反义寡核苷酸 (ASO) 消除不同早衰综合征患者的真皮成纤维细胞中的 L1 RNA，可恢复异染色质组蛋白 3 赖氨酸 9 和组蛋白 3 赖氨酸 27 三甲基化标记，逆转 DNA 甲基化年龄，并抵消衰老相关分泌表型基因的表达，例如 p16、p21、激活转录因子 3 (ATF3)、基质金属肽酶 13 (MMP13)、白细胞介素 1a (IL1a)、BTG 抗增殖因子 2 (BTG2) 以及生长停滞和 DNA 损伤诱导 β (GADD45b)。此外，全身性输送 ASO 可挽救组织的组织生理学并延长 Hutchinson-Gilford 早衰综合征小鼠模型的寿命。 L1 RNA 耗尽后对人类和小鼠样本的转录分析表明，与核染色质组织、细胞增殖和转录调控相关的通路得到富集。同样，与衰老、炎症反应、先天免疫反应和 DNA 损伤相关的通路也下调。我们的研究结果强调了 L1 RNA 在早衰综合征中异染色质稳态中的作用，并确定了治疗过早衰老和相关综合征的可能治疗方法。
关于研究主题“核外 DNA 激活 cGAS-STING 通路及其对人类疾病的药物调节”的社论
着丝粒缺陷、染色体不稳定性和伴随的 cGAS-STING 通路激活与纤维化标志物增加相关，表明 cGAS-STING 通路与人类疾病的免疫调节有关（Paul 等人，2022 年；Contreras-Galindo 等人，2023 年）。该研究课题促进了对人类疾病中 cGAS-STING 通路激活的多学科理解。此外，它旨在强调 cGAS-STING 调节剂的进展，为治疗自身免疫性疾病和癌症的药物研发工作做出贡献。环鸟苷酸环化酶 (cGAS) 对核外 DNA（无论是自身的还是外来的）的检测在人类健康中起着至关重要的作用（Dvorkin 等人，2024 年）。当 cGAS 与核外 DNA 结合时，它会刺激第二信使环磷酸鸟苷 (cGMP) 的产生，从而激活干扰素基因刺激物 (STING)。STING 激活会触发各种细胞反应，包括干扰素调节因子 3 (IRF3) 的激活和干扰素的释放 (Hopfner and Hornung，2020 年)。cGAS-STING 通路激活可导致多种结果，例如细胞周期停滞、细胞凋亡和免疫系统的募集 (Decout 等人，2021 年)。最近的研究结果表明，染色体分离缺陷可激活系统性硬化症中的 cGAS-STING 通路，可能导致异常的自身免疫反应 (Paul 等人，2022 年)。研究人员正在努力寻找特定且有效的 cGAS-STING 抑制剂，以抑制自身免疫性疾病中的 cGAS-STING 通路。最近的一项研究表明，黄酮类化合物对 cGAS-STING 通路有效（Li 等人，2023 年），此外，黄酮类化合物还具有很强的抗炎活性（Gonfa 等人，2023 年）。本研究课题还强调了甘草提取物和甘草多糖对 cGAS-STING 通路的功效。相反，cGAS-STING 激动剂可能具有治疗益处；最近的一项研究表明，激活该通路会诱导 IFN-β 并启动 CD8 + T 细胞