DNA甲基化调控非小细胞肺癌发生发展的作用机制

Lung carcinoma is the leading cause of cancer in worldwide.Non-small cell lung cancer(NSCLC) accounts for amlost 75% of such deaths,leaving a minority for small cell lung cancer(SCLC).Lung cancer initiation and progression are driven by a series of genetic and epigenetic alterations that cause either activation of oncogenes, or inactivation of tumor suppressor genes. 5-hydroxymethylcytosine (5-hmC) and 5-carboxymethylcytosine (5-CarC) are generated from 5-mC by the action of the TET (Ten-Eleven-Translocation) enzymes.It had been reported that 5-mC in genomic DNA has important epigenetic fuction in carcinogenesis and progression of lung cancer,little is known about the distribution and function of 5-hmC and 5-CarC. Here,5-hmC and 5-CarC-containing DNA were affinity-enriched by 5hmC specific chemical labeling and 5-CarC immuneprecipitation to and achieved next generation sequencing.Furthermore,with the bioinformation analysis and RNA-seq to generate a comprehensive 5-hmC and 5-carC epigenetic regulations map involved in lung cancer and search for the abnormal epigenetic targets, providing the new insight for the diagnosis and therapy to NSCLC.

肺癌死亡率在恶性肿瘤中居首。肺癌主要分为小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)，而NSCLC占75%以上。肺癌发生发展受遗传和表观遗传的协同调控，包括DNA 5-甲基胞嘧啶（5-mC）表观修饰。而5-羟基胞嘧啶(5-hmC)和5-羧甲基胞嘧啶(5-CarC)是由Tet蛋白氧化5-mC产生的两个中间产物，但这两种新的DNA表观修饰如何调控肺癌的发生发展进程并不清楚。我们已经熟练掌握富集5-hmC修饰DNA特异性化学方法和5-CarC修饰DNA抗体免疫共沉淀技术，并收集了50余例非小细胞肺癌组织样品及其癌旁对照，建立了相配套的基因组测序和生物信息分析平台。本项目将利用高通量基因组测序技术，结合生物信息学，研究5-hmC和5-CarC修饰调控NSCLC发生发展进程中DNA甲基化图谱的变异规律，寻找表观遗传调控的关键基因位点、分子标记和药物靶标，为肺癌的诊断和治疗提供理论基础。

肺癌死亡率在恶性肿瘤中居首。肺癌主要分为小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)，而 NSCLC 占 75%以上。肺癌发生发展受遗传和表观遗传的协同调控，包括 DNA 5-甲基胞嘧啶（5-mC）表观修饰。5-羟基胞嘧啶(5-hmC)和 5-羧甲基胞嘧啶(5-CarC)是由 Tet蛋白氧化 5-mC 产生的两个中间产物，但这两种新的 DNA 表观修饰如何调控肺癌的发生发展进程并不清楚。我们已经熟练掌握富集 5-hmC 修饰 DNA 特异性化学方法和 5-CarC 修饰 DNA抗体免疫共沉淀技术，并收集了 50 余例非小细胞肺癌组织样品及其癌旁对照，建立了相配套的基因组测序和生物信息分析体系。本项目首先利用Dot blot 检测肿瘤组织和癌旁组织5hmc的表达水平，我们发现5hmc在肿瘤组织中显著降低，接下来通过高通量基因组测序技术，结合生物信息学，研究 5-hmC 修饰调控 NSCLC 发生发展进程中 DNA 甲基化图谱的变异规律，我们发现 5hmC 分布在中等密度CpG 区域。这些结果显示了 5hmC 在肺癌及癌旁组织基因组中并不是随机分布的，5hmC 主要集中在基因的内含子和基因间区域，并且主要分布在中等密度CpG 岛区域。KEGG 富集通路结果揭示了 5hmC 缺失的基因与许多癌症通路密切关联， 包括癌症通路 、小细胞肺癌通路 ，非小细胞肺癌通路及其他胰腺癌、胶质瘤癌、黑色素瘤、膀胱癌等癌症通路。肺腺癌 5hmC 缺失基因还与许多癌症相关通路关联，例如 mTOR 信号通路 、黏合连接通路 、 ErbB 信号通路 、 ECM-受体通路 、MAPK 通路 、Wnt 信号通路等等，我们的结果为揭示5hmc在非小细胞肺癌发生发展中规律奠定了一定基础。