跳到主页面内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https公司

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2020年1月27:9:e51754。
doi:10.7554/eLife.51754。

Kat2a缺失增强转录噪声并耗尽急性髓系白血病干细胞

安娜·菲利帕·多明格斯 # 1, 拉什米·库尔卡尼 # 1, 乔治·乔托普洛斯 2 三, Shikha Gupta公司 1 4, 劳拉·文恩伯格 1, 莉利亚娜·阿雷德 1 4, 埃琳娜·弗纳 1, 米特拉·哈利利 1 5, 丽塔·罗曼诺·阿多 1, 阿约娜·约翰斯 6, 胜江滩 2, 凯蒂·泽卡 1 4, 布莱恩·亨特利 2 三, 苏哈卡兰·普拉巴卡兰 4 7, 克里斯蒂娜·皮娜 4 6
附属公司

Kat2a缺失增强转录噪声并耗尽急性髓系白血病干细胞

安娜·菲利帕·多明格斯等。 埃利夫. .

摘要

急性髓细胞白血病（AML）是一种侵袭性血液恶性肿瘤，具有异常的祖细胞自我更新和缺陷的白细胞分化。其发病机制包括通过突变和劫持正常染色质调节来破坏转录调控。Kat2a是一种组蛋白乙酰转移酶，对启动子活性至关重要，我们最近将其与多能性网络的稳定性联系起来，并确定为AML的遗传易损性。通过对条件敲除小鼠的染色质分析和单细胞转录组学的联合研究，我们证明Kat2a通过保存白血病干细胞样细胞促进白血病的增殖。Kat2a的缺失会影响转录因子的结合，并降低基因启动子亚群的转录爆发频率，从而增强转录水平的可变性。目标程序的不稳定将白血病细胞的命运从自我更新转变为分化。我们认为，控制转录变异性是白血病干细胞增殖的核心，并建立了一种可用于不同肿瘤和不同癌症进化阶段的范式。

关键词：Kat2a；单细胞RNA序列；急性髓系白血病；肿瘤生物学；染色体；表观遗传学；基因表达；小鼠；转录突发；转录异质性。

简明扼要的语言总结

急性髓细胞白血病是一种侵袭性白细胞癌，只有不到30%的患者在诊断后存活五年。这种疾病破坏白细胞的成熟，导致未成熟细胞的积累，这些未成熟细胞繁殖并存活，但无法完成成熟过程。其中，一组被称为白血病干细胞的癌细胞负责不断补充白血病，从而使其持续生长。当体内细胞的基因结构发生变化或突变时，癌症就会发生。导致急性髓性白血病的突变通常会影响被称为表观遗传调节因子的基因的活性。这些基因通过控制细胞“阅读”其遗传指令的方式来调节细胞产生的蛋白质和其他分子。表观遗传调节剂Kat2a被认为可以“调节”细胞读取遗传指令的频率。这种调节机制减少了细胞在执行生成蛋白质和其他分子的指令时的随机波动。反过来，这有助于确保同一类型的单个细胞以类似的方式发挥作用，例如保持白血病细胞处于未成熟状态。在这里，Domingues、Kulkarni等人研究了干扰Kat2a是否可以通过让不成熟的白细胞成熟来降低急性髓性白血病的侵袭性。Domingues，Kulkarni等人对小鼠进行了基因工程，根据需要从血细胞中去除Kat2a，然后插入一个导致急性髓性白血病的突变。实验表明，Kat2a的缺失延缓了小鼠白血病的发展，并逐渐耗尽白血病干细胞，导致疾病的侵袭性降低。结果还表明，失去Kat2a会导致白细胞读取遗传密码的方式出现更多波动，从而导致其产生的分子发生更多变异，并增加细胞成熟的趋势。这些发现证实了Kat2a缺失会导致白血病干细胞成熟，并通过不调整细胞读取基因指令的频率而停止增殖。未来，可能会开发针对人类KAT2A的药物来治疗急性髓性白血病。

PubMed免责声明

利益冲突声明

AD、RK、GG、SG、LV、LA、EF、MK、RA、AJ、ST、KZ、BH、SP、CP未宣布竞争利益

数字

图1。
图1.有条件淘汰Kat2a公司促进分化MLL-AF9型-体外转化细胞。
(A类)MLL-AF9转化细胞的集落形成细胞（CFC）的连续再平板测定，平均值±SEM，n=3(B类)在重新镀膜期间，通过qPCR评估切除效率MLL-AF9型转化细胞，平均值±SEM，n=2-3，*p<0.01和**p<0.001。(C类)紧凑型菌落在MLL-AF9型转化细胞打开Kat2a公司WT或KO背景，平均值±SEM，n=3，*p<0.01和**p<0.001。(D类)紧凑型殖民地的代表性照片。(E类)流式细胞术分析(D类). (F类)混合型菌落比例MLL-AF9型转化细胞打开Kat2a公司WT或KO背景，平均值±SEM，n=3，*p<0.01和**p<0.001。(G公司)混合型殖民地的代表性照片。(H（H）)流式细胞术分析(G公司). 双尾t检验在(A类), (B类), (C类)和(F类).
图1——图补充1。
图1-图补充1.损失Kat2a公司不影响正常造血。
(A类)条件图Kat2a公司floxed（WT）和Kat2a公司-切除的（KO）等位基因，包括切除检测策略和在Kat2a公司位点切除。Kat2a公司英寸(11年，在切除区域内）和Kat2a公司OUT底漆(18岁出局）用于基因组DNA的qPCR分析。引物对产生的扩增子示例1−2/示例2（红色），示例2/示例18（2）（蓝色）和例18（绿色）区分WT和KO成绩单。(B类)用qPCR定量小鼠BM样品中的切除效率，平均值±SEM，n=4，**p<0.01。(C类)定量RT-（q）PCR分析Kat2a公司BM LMPP和GMP的转录水平；平均值±SEM，n=4，**p<0.001。(D类)A区红、蓝、绿扩增子的RT-qPCR分析诊断Kat2a公司WT和KO AML样本，平均值±SEM，n=4。(E类)骨髓干细胞和祖细胞组成的流式细胞术分析Kat2a公司WT和KO幼龄小鼠（pIpC治疗6周后），平均值±SEM，n=3'*p<0.05。(F类)分离自Kat2a公司切除后4-6周的WT和KO BM，平均值±SEM，n=4-5，*p<0.05。(G公司)流式细胞术分析Kat2a公司WT和KO老龄小鼠（pIpC治疗后>4个月），平均值±SEM，n>5。(H（H）)长期造血重建分析中供体衍生BM干细胞和祖细胞的流式细胞术分析。受照射的受者被移植Kat2a公司WT或KO细胞，并在16-20周后进行分析；平均值±SEM，n=4-5。双尾t检验在(B类)(C类), (E类)和(F类).
图1—图补充2。
图1-图补充2.损失Kat2a公司促进MLL-AF9白血病细胞体外分化。
(A类)用编码白血病的逆转录病毒体外转导的谱系缺失BM细胞获得的致密集落的代表性图像MLL-AF9型融合基因并通过三种基于甲基纤维素的克隆形成分析进行连续电镀。(B类)中菌落的流式细胞术图(A类). (C类)混合菌落的代表性图像，来自体外转导的谱系缺失BM细胞，带有编码白血病MLL-AF9融合基因的逆转录病毒，并通过三种基于甲基纤维素的克隆形成分析进行连续电镀。(D类)中菌落的流式细胞术图(C类). (D类)CFC分析频率，平均值±SEM，n=3，**p<0.001。(E类)克隆液体培养基CFC分析中菌落类型的比例Kat2a公司体外转化WT与KO细胞MLL-AF9型-表达逆转录病毒颗粒，平均值±SEM，n=3，*p<0.01和**p<0.001。(F类)Mac1的平均荧光强度Kat2a公司从克隆液体培养获得的WT和KO细胞，平均值+SEM，n=3，***p<0.0001。双尾t检验在(E类)和(F类).
图2。
图2。。Kat2a公司损失损害建立MLL-AF9型体内白血病。
(A类)移植动物存活曲线MLL-AF9型转化Kat2a公司WT或KO电池。N=5只动物/基因型；log-rank检验，p=0.05。(B类)相对表达（定量RT-PCR）Kat2a公司在里面MLL-AF9型原发性白血病BM细胞Kat2a公司WT和KO背景，平均值±SEM，n=3，**p<0.001，双尾t检验。(C类)流式细胞术分析原代骨髓细胞Kat2a公司WT或KO白血病：显示较晚（Mac1+第1组+)和早期（Mac1+第1组-)分化种群和Gr1-Mac1电脑-c套件+Sca1型-CD34型+FcgR公司+候选干细胞样L-GMP细胞，平均值±SEM，n=4-5；进行了双尾t检验。
图2——图补充1。
图2——图补充1..主要Kat2a公司WT和KOMLL-AF9型白血病有类似的疾病负担。
(A–B)终末点白血病负荷分析：肝脾重量(A类)和外周血血液学参数(B类)即白细胞和红细胞（分别为WBC和RBC）计数和血红蛋白浓度，平均值±SEM，n=5。双尾t检验未发现显著差异。
图3。
图3.损失Kat2a公司增加原代的转录异质性MLL-AF9型白血病。
(A类)平均基因表达水平Kat2a公司WT和KO原代白血病细胞。通过7360个细胞的Kolmogorov-Smirnov（KS）非参数检验，稳健基因集中2588个基因的平均基因表达水平的中位数和95%置信区间，p值<0.01。(B类)基因表达CVKat2a公司WT和KO原代白血病细胞。中的数据(A类)：KS非参数检验，p值<0.01。(C类)跨基因表达平均值分布的二进制基因表达CVKat2a公司WT和KO原代白血病细胞，KS非参数检验，所有箱子的p值<0.05。(D类)跨任何两个基因之间的成对距离测量Kat2a公司-WT和KO原代白血病细胞。如前所述（Mohammed等人，2017年），使用了每个基因型的Robust基因集中的前500个最可变基因，这些基因由与平均CV的距离决定。平均值*p值<0.01比较的Welch t检验。(E类)Robust基因集的突发频率分布Kat2a公司根据D3E算法计算的WT和KO原发性白血病。KS非参数检验，*p值<0.0001。(F类)Robust基因集的突发大小分布Kat2a公司根据D3E算法计算的WT和KO原发性白血病。KS非参数检验，无显著性。
图3——图补充1。
图3-图补充1Kat2a公司WT和KOMLL-AF9型原发性白血病。
(A类)基因表达的随机两态启动子模型。该模型描述了ON和OFF启动子状态之间的随机切换，并根据已发布的D3E算法进行参数化（α、β、γ及其用于估计突发大小和频率）。该基因以给定的突发频率（从OFF到ON启动子开关的频率）在ON状态下转录，并产生每个突发的给定数量的mRNA拷贝（突发大小）。(B类)基因表达平均值和变异系数（CV）与爆发大小和爆发频率之间关系的多元线性回归分析Kat2a公司WT和Kat2a公司KO白血病。绝对斜率值反映了对平均表达式和CV的贡献程度；斜率值信号指示贡献方向。通过多元线性回归计算，当p值<0.001时，所有值均显著。
图4。
图4。。Kat2a公司损失耗尽功能MLL-AF9型白血病干细胞。
(A类)单细胞RNA-seq数据的t-SNE图Kat2a公司WT（左）和KO（右）原代白血病细胞。RACE-ID K-means聚类用于对来自Kat2a公司WT和KO合并原发性白血病，基于图2D中定义的每个基因型的最高变异基因的表达。簇是彩色编码的，每个基因型的细胞被分开显示，以便更容易理解它们的非重叠转录空间。(B类)STEM-ID分析轨迹图(A类)表示信息熵和簇连接强度的组合度量；簇，如中所示(A类). (C类)白血病始发细胞频率的极限稀释分析（ELDA Hu和Smyth，2009）Kat2a公司WT和KO原发性白血病。将每个基因型的原发性白血病合并（WT-5；KO-4），并以50K、5K和500细胞剂量移植到3-4只动物/剂量组。(D类)次要接受者的生存曲线MLL-AF9型白血病细胞来自Kat2a公司WT和KO背景；中的数据(C类). 生存率差异的对数秩检验，n=3–4/每剂量组。50个K细胞p=0.26，5个K细胞p=0.1，500个细胞p=0.02。(E类)流式细胞术分析二代骨髓细胞Kat2a公司WT和KO白血病移植受体（50K和5K细胞）。细胞室如图2C所示；n=6；平均值±SEM，双尾t检验，**p<0.001，*p<0.01，L-GMPs p=0.07。
图4——图补充1。
图4——图补充1。。Kat2a公司WT和KOMLL-AF9型原发性白血病具有明显的簇组成和组织。
(A类)的相对表示Kat2a公司原代RACE-ID簇中的WT和KO细胞MLL-AF9型白血病。(B类)MLL相关自我更新基因特征在全球单个细胞中的表达MLL-AF9型STEM-ID伪时间轨迹。轨迹表示如图4A所示，两种基因型位于同一地块中。根据稳健基因集中基因集GCM_MLL（MSigDB）的表示定义的基因签名。(C类)STEM-ID连通性参数（顶部）、熵（中部）和干度得分（底部）MLL-AF9型原发性白血病簇如图4B所示。簇干度得分是簇熵测度与网络中簇的链接数的乘积；聚类7的干性得分最高。(D类)定量RT-PCR分析Kat2a公司初级（如图2B所示）和次级MLL-AF9型白血病Kat2a公司WT和Kat2a公司KO基因型。引物和探针用于分析切除基因组区域内的外显子6和7。N=每个基因型和时间点3个个体白血病；平均值±SEM；双尾t检验，显著性p<0.05。(E类)巢式单细胞RT-PCR分析的代表性凝胶电泳Kat2a公司Lin中的表达式-配套元件+Sca公司-CD16/32型+从次级获得的细胞MLL-AF9型白血病始于Kat2a公司WT（顶部）或KO（底部）单元。总计=88林-配套元件+Sca公司-CD16/32型+细胞/基因型，各有两种不同的白血病；检测频率Hprt（小时）双胎妊娠率为83%(Kat2a公司重量）和76%(Kat2a公司KO）；*无模板控制车道。我们总共分析了176个细胞，包括Lin-配套元件+Sca公司-CD16/32型+和林-配套元件+细胞，观察到9%Kat2a公司-表达Hprt公司+KO细胞（WT中84%），均在试剂盒中-人口。(F类)之间的差分突发频率Kat2a公司KO和WT初级MLL-AF9型沿着STEM-ID轨迹的单个集群中的白血病细胞如正文图4B所示。
图4——图补充2。
图4——补充图2。。Kat2a公司WT和KOMLL-AF9型原发性白血病具有独特的分化轨迹。
(A–B)STEM-ID轨迹图(A类)Kat2a公司WT和(B类)Kat2a公司KO白血病细胞代表信息熵和簇连接强度的联合度量。(C–D类)全球STEM-ID集群（图4B）的相对表示(C类)Kat2a公司WT特定和(D类)Kat2a公司KO特定STEM-ID集群，按照(A类)和(B类)分别是。(E–F)单粒子伪时间轨道(E类)Kat2a公司WT和(F类)Kat2a公司KO白血病细胞。stem-ID干样和分化样终态的细胞特性(A–B)和Monocle(E–F)对基因型特异性假时间比对进行了比较，方法之间有67.8%的重叠（范围39.8%～88.4%）。
图5。
图5.损失Kat2a公司耗尽H3K9ac并干扰调节基因启动子子集中的转录因子结合。
(A类)H3K9ac和H3K27ac ChIPseq的量化在H3K4me3基因启动子处达到峰值Kat2a公司WT和KO初级MLL-AF9型白血病。(B类)H3K9ac阳性启动子的顶级ENCODE ChIP-seq显著性工具丰富Kat2a公司WT初级MLL-AF9型白血病细胞。这些启动子构成Kat2a乙酰化靶标。(C类)2588-Robust基因集中Kat2a乙酰化目标与非目标的突发频率分布。D3E用2585个基因计算的值称为差异。秩中位数比较的Mann-Whitney非参数检验；p<0.0001Kat2a公司WT与KO的比较。WT与KO的中位数等级差异不显著。(D类)组团7细胞中Kat2a乙酰化靶与非靶的突发频率分布；D3E计算了857个被认为用于RACE-ID的基因的突发频率，其中332个基因被称为差异基因。秩中位数比较的Mann-Whitney非参数检验；p<0.001Kat2a公司WT与KO比较。(E类)选择性Kat2a乙酰化靶基因启动子峰Myc结合的ChIP-定量PCR分析；使用混合BM或脾脏的2-4个独立实验的平均值Kat2a公司WT与KOMLL-AF9型继发性白血病。平均富集度：WT=2.158，KO=1.357，差异的95%CI为0.01273至1.589；基因型贡献的双向方差分析p<0.05。(F类)选择性Kat2a乙酰化靶基因启动子峰Gabpa结合的ChIP定量PCR分析；使用混合BM的两个独立实验的平均值Kat2a公司WT与KOMLL-AF9型继发性白血病。平均富集度：WT=1.775，KO=0.9609，差异的95%CI为0.2640至1.364；基因型贡献的双向方差分析p<0.01。
图5——图补充1。
图5——图补充1……初级阶段监管区域的ChIP识别MLL-AF9型白血病。
(A类)H3K4三甲基（me3）峰相对于转录起始位点（TSS）的定位Kat2a公司WT和Kat2a公司KO初级MLL-AF9型白血病。(B类)H3K4单甲基（me1）峰相对于转录起始位点（TSS）的定位Kat2a公司WT和Kat2a公司KO初级MLL-AF9型白血病。(C–D类)表示峰重叠的维恩图(C类)H3K4me3和(D类)H3K9ac重复ChIP-seq实验。(E类)H3K9和H3K27乙酰化（ac）标记在H3K4me1（增强子）峰中的分布Kat2a公司WT和KO初级MLL-AF9型白血病。
图5——图补充2。
图5补充图2。Kat2a缺失影响基因座子集中的转录因子结合。
(A类)在ENCODE数据库中报道的Gabpa/Nrf2结合的Kat2a靶基因座上Gabpa结合的相对富集的ChIP-qPCR分析；使用混合BM的2个独立实验的平均值+SEMKat2a公司WT与KOMLL-AF9型继发性白血病；qPCR反应一式三份。(B类)利用ENCODE数据库中报告的Myc结合对Kat2a靶基因座Myc结合相对富集的ChIP-qPCR分析；使用混合BM或脾脏的2-4个独立实验的平均值+SEMKat2a公司WT与KOMLL-AF9型继发性白血病；qPCR反应一式三份。(A–B)是图5E–F中数据的替代表示。
图6。
图6 Kat2a调节MLL-AF9白血病干细胞中的蛋白质合成活性。
(A类)翻译相关基因特征在全球单个细胞中的表达MLL-AF9型STEM-ID伪时间轨迹。轨迹表示如图4A所示，两种基因型位于同一地块中。基因签名根据稳健基因集中基因集MORF_EIF4E、MORF_EEF3S2、MORF _EIF4A2、MORF-EIF3S6（MSigDB）的表示定义。(B类)使用二甲基亚砜或Kat2a抑制剂MB-3过夜处理后的MOLM-13细胞的多体分析（Biel等人，2004）（200μM）；数据代表了两个独立的实验。(C类)通过从MLL-AF9继发性白血病WT或KO脾脏分离的表型L-GMP进行OP-Puro掺入的流式细胞术图Kat2a公司基因。在分析的3例Kat2a KO白血病中，有2例观察到这种模式（0/3 WT）。(D类)蛋白质合成速率的定量Kat2a公司OP-Puro掺入法测定的WT和KO L-GMP。平均值±扫描电镜；n=3个个体白血病样本/基因型*p<0.001。(E类)CFC分析中菌落类型的比例Kat2a公司用DMSO和S6K1 PF4708671抑制剂处理的WT细胞，平均值+SEM，n=3，***p<0.001，*p<0.05。在中执行的双尾配对t检验(D类)和(E类).
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

  • 转录噪声对白血病进化的贡献：KAT2A作为一项病例研究。
    松属C。 松属C。 Philos Trans R Soc Lond B生物科学。2024年4月22日；379(1900):20230052. doi:10.1098/rstb.2023.0052。Epub 2024年3月4日。 Philos Trans R Soc Lond B生物科学。2024 PMID：38432321 免费PMC文章。 审查。
  • 缓冲噪声：KAT2A模块对癌症和发展中转录和细胞特性稳定的贡献。
    Arede L，Pina C。 Arede L等人。 实验血液学。2021年1月；93:25-37. doi:10.1016/j.exphem.2020.10.003。Epub 2020年10月22日。 实验血液学。2021 PMID：33223444
  • 组蛋白乙酰转移酶KAT2A通过控制转录异质性稳定多能性。
    莫里斯·N、爱德丽·S、塞尔斯·D、库尔卡尼·R、多明格斯·AF、巴拉约·T、弗伦蒂尼·M、皮纳·C。 Moris N等人。 干细胞。2018年12月；36(12):1828-1838. doi:10.1002/stem.2919。Epub 2018年10月17日。 干细胞。2018 PMID：30270482 免费PMC文章。
  • 维持白血病干细胞需要HBO1。
    MacPherson L、Anokye J、Yeung MM、Lam EYN、Chan YC、Weng CF、Yeh P、Knezevic K、Butler MS、Hoegl A、Chan KL、Burr ML、Gearing LJ、Willson T、Liu J、Choi J、Yang Y、Bilardi RA、Falk H、Nguyen N、Stupple PA、Peat TS、Zhang M、de Silva M、Carrasco-Pozo C、Avery VM、Khoo PS、Dolezal O、Dennis ML、Nuttall S、Surjadi R、Newman J、Ren B、Leaver DJ、Sun是的，Baell JB、Dovey O、Vassiliou GS、Grebien F、Dawson SJ、Street IP、Monahan BJ、Burns CJ、Choudhary C、Blewitt ME、Voss AK、Thomas T和Dawson MA。 MacPherson L等人。 自然。2020年1月；577(7789):266-270. doi:10.1038/s41586-019-1835-6。Epub 2019年12月11日。 自然。2020 PMID：31827282
  • 调节白血病干细胞。
    克利里ML。 克利里ML。 最佳临床实践研究Haematol。2009年12月；22(4):483-7. doi:10.1016/j.beha.2009.08.005。 最佳临床实践研究Haematol。2009 PMID：19959097 免费PMC文章。 审查。
查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Ahrends R、Ota A、Kovary KM、Kudo T、Park BO、Teruel MN。通过噪音和超高反馈控制低细胞分化率。科学。2014;344:1384–1389. doi:10.1126/science.1252079。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Ai S，Xiong H，Li CC，Luo Y，Shi Q，Liu Y，Yu X，Li C，He A.使用单细胞itChIP-seq分析染色质状态。自然细胞生物学。2019;21:1164–1172. doi:10.1038/s41556-019-0383-5。-内政部-公共医学
    1. Aizarani N、Saviano A、Sagar、Mailly L、Durand S、Herman JS、Pessaux P、Baumert TF、GrüN D。人类肝细胞图谱揭示了异质性和上皮祖细胞。自然。2019;572:199–204年。doi:10.1038/s41586-019-1373-2。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. AntolovićV，Miermont A，Corrigan AM，Chubb JR。通过抑制产生单细胞转录变异。当代生物学。2017;27:1811–1817. doi:10.1016/j.cub.2017.05.028。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. 奥尔巴赫RK、陈B、巴特AJ。将基因与功能关联：使用ENCODE ChIP-Seq显著性工具识别富集的转录因子。生物信息学。2013;29:1922–1924. doi:10.1093/bioinformatics/btt316。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

关联数据