​Nat Commun | 陈炜课题组揭示SWI/SNF因子DPF3调控肾癌转移的新机制

SWI/SNF是人体内最大的染色质重塑复合体，其利用ATP水解产生的能量调控DNA和核小体的相对位置，使得染色质变得松散或致密，最终促进或抑制基因转录。研究发现，SWI/SNF的亚基基因在多个肿瘤组织中呈高频突变和表达失调，使得SWI/SNF复合体的活性发生改变，从而影响肿瘤发生的进程 【1,2】 。

DPF3是SWI/SNF复合体的一个功能亚基，由于其特异的组织表达，之前关于该亚基的研究主要集中在心脏，肌肉和神经发育中 【3-5】 ，而其在肿瘤中的作用知之甚少。在之前的一项全基因组关联分析 （GWAS） 中，研究人员发现位于DPF3第一内含子区的风险位点与透明细胞肾细胞癌 （ccRCC） 的发生发展显著相关，但其具体的功能和作用机制尚不清楚 【6】 。

2022年8月9日，南方科技大学陈炜课题组在Nature Comminications上发表题为 The SWI/SNF chromatin remodeling factor DPF3 regulates metastasis of ccRCC by modulating TGF-β signaling 的研究论文， 从细胞水平到动物模型系统地探索了SWI/SNF因子DPF3促进肾癌转移的新功能，并在分子水平揭示了DPF3通过拮抗TGF-β通路的抑制因子SNIP1来调控细胞迁移的新机制。

首先，研究人员通过对TCGA数据进行分析，发现DPF3在ccRCC病人样本中显著上调，而这一上调与ccRCC中高频突变的VHL基因显著相关。此外，DPF3在转移灶中的表达也要显著高于原发灶，提示DPF3可能与ccRCC的转移有关。接着，研究人员在原代ccRCC细胞中敲低DPF3，发现细胞的生长，迁移和侵袭能力都显著降低。DPF3有两个mRNA剪接异构体，DPF3a和DPF3b。在786-O细胞中的过表达实验显示，只有DPF3a的过表达可以显著促进细胞的生长，转移和侵袭。在动物水平，研究人员通过皮下注射模型和脾脏注射 （肝转移） 模型分别证实了DPF3a促进肿瘤细胞生长和转移的能力，且发现其促进转移的能力尤为明显。

进一步的，研究人员通过 DPF3a的免疫共沉淀结合质谱分析发现，除了与SWI/SNF的多个亚基互作外，DPF3a能特异性的与TGF-β通路的抑制因子 SNIP1相互作用，且该互作由DPF3a的C端和SNIP1的N端介导。之后的细胞和动物实验显示，SNIP1能够抑制肾癌细胞的转移，而DPF3a通过与SNIP1结合能够拮抗SNIP1的抑制作用。随后，研究人员通过RNA-seq和ChIP-seq的联合分析，在分子水平发现， DPF3a和SNIP1特异结合细胞迁移相关基因的启动子和增强子，从而调控这些基因 （如EMT相关基因SNAI1，MMP2等） 的表达。

之前已有报道，SNIP1能够结合SMAD4和p300组蛋白乙酰转移酶 （TGF-β通路的下游的两个重要调控因子） 。于是，研究人员通过免疫功沉淀证实DPF3a-SNIP1-SMAD4-p300能够形成复合物，同时ChIP-seq分析也提示这四个蛋白在全基因组范围内有很好的共定位。更进一步，研究人员通过重组蛋白进行体外组蛋白乙酰转移酶活性试验，发现SNIP1通过其N端抑制p300的酶活，而DPF3a能够很好地拮抗SNIP1对P300的抑制作用。最后，通过组蛋白H3的乙酰化ChIP-qPCR，研究人员在细胞内证实DPF3a和SNIP1通过调控局部组蛋白的乙酰化水平而控制其靶基因表达。

值得一提的是，在该论文的修订过程中，美国NIH的Chanock课题组和德国的Schödel课题组分别报道了低氧诱导因子 （hypoxia- inducible factors, HIFs） 可以识别位于DPF3第一内含子区的GWAS风险位点，从而特异性的调控DPF3的表达【7, 8】。

综上， 该研究不仅证实了DPF3促进肿瘤转移的功能，还提出一个全新的由DPF3介导而不依赖于SWI/SNF复合体经典功能的肿瘤转移调控通路 ，即在ccRCC患者中， VHL基因的突变导致低氧诱导因子HIFs上调，HIFs进一步激活DPF3的表达。之后，DPF3a被SNIP1招募到特定靶基因位点，并与SMAD4和p300形成复合物。同时，DPF3a与SNIP1的结合能够拮抗了SNIP1对p300活性的抑制，导致靶基因位点上组蛋白乙酰化增加，最终导致细胞迁移相关基因的转录激活和肿瘤转移的发生。

南方科技大学生命科学学院讲席教授陈炜、副研究员崔欢欢为本文的共同通讯作者。该工作主要由崔欢欢以及南方科技大学的博士研究生谭莹、仪洪洋，硕士研究生天驰，副研究员鲍洪宇等完成，此项工作得到了南方科技大学黄鸿达副教授，胡宇慧副教授，田瑞军教授，沙特阿卜杜拉国王科技大学高欣教授以及德国柏林夏洛蒂医科大学的Silke R.Sperling教授的支持和帮助。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32472-0

制版人：十一

参考文献

1 Mittal, P. & Roberts, C. W. M. The SWI/SNF complex in cancer - biology, biomarkers and therapy. Nat Rev Clin Oncol 17, 435-448, doi:10.1038/s41571-020-0357-3 (2020).

2 Lu, C. & Allis, C. D. SWI/SNF complex in cancer. Nat Genet 49, 178-179, doi:10.1038/ng.3779 (2017).

3 Cui, H. et al. Phosphorylation of the chromatin remodeling factor DPF3a induces cardiac hypertrophy through releasing HEY repressors from DNA. Nucleic Acids Res 44, 2538-2553, doi:10.1093/nar/gkv1244 (2016).

4 Lange, M. et al. Regulation of muscle development by DPF3, a novel histone acetylation and methylation reader of the BAF chromatin remodeling complex. Genes Dev 22, 2370-2384, doi:10.1101/gad.471408 (2008).

5 Lessard, J. et al. An essential switch in subunit composition of a chromatin remodeling complex during neural development. Neuron 55, 201-215, doi:10.1016/j.neuron.2007.06.019 (2007).

6 Scelo, G. et al. Genome-wide association study identifies multiple risk loci for renal cell carcinoma. Nat Commun 8, 15724, doi:10.1038/ncomms15724 (2017).

7 Protze, J. et al. The renal cancer risk allele at 14q24.2 activates a novel hypoxia-inducible transcription factor-binding enhancer of DPF3 expression. J Biol Chem 298, 101699, doi:10.1016/j.jbc.2022.101699 (2022).

8 Colli, L. M. et al. Altered regulation of DPF3, a member of the SWI/SNF complexes, underlies the 14q24 renal cancer susceptibility locus. Am J Hum Genet 108, 1590-1610, doi:10.1016/j.ajhg.2021.07.009 (2021).

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。