RAD21对RAD51的增强子-启动子染色质环的调控机制促进了卵巢癌中对PARPi（一种化疗药物）的耐药性

《Journal of Translational Medicine》：RAD21 regulation of the enhancer–promoter chromatin loop of RAD51 promotes PARPi resistance in ovarian cancer

摘要

背景

尽管多聚（ADP-核糖）聚合酶抑制剂（PARPi）已被证明可以改善卵巢癌的治疗效果，但药物耐药性的出现给临床治疗带来了巨大挑战。

方法

在这项研究中，我们构建了一个Hi-C图谱，系统地分析了奥拉帕利（olaparib）对多种层次结构上的染色质组织的影响，包括染色体、A/B区室、拓扑关联域和染色质环。为了研究PARPi对 cohesion 子单元 RAD21 表达的影响，我们建立了奥拉帕利耐药的卵巢癌细胞系。此外，我们通过细胞增殖、凋亡和彗星实验（comet assay）检测了 RAD21 对卵巢癌细胞和球状细胞（spheroids）功能的影响。另外，通过使用 ChIP-seq 数据集、ChIP-qPCR 和染色体构象捕获实验（chromosome conformation capture assays）进行综合分析，我们评估了 RAD21 对同源重组修复基因增强子-启动子相互作用的影响。基于之前使用临床样本的研究结果，我们还在多个数据库中进一步评估了 RAD21 的临床价值。

结果

全基因组 Hi-C 热图分析显示，奥拉帕利降低了长距离相互作用在整个基因组中的频率，改变了染色质的区室化程度，并促进了卵巢癌细胞中染色质区室的转换。奥拉帕利处理组与对照组细胞在拓扑关联域边界和染色质环方面的差异与关键细胞功能相关，例如癌症中的 DNA 修复和转录失调。此外，观察到 PARPi 治疗会诱导 RAD21 的表达，而 RAD21 的上调则促进了卵巢癌细胞球状细胞的增殖并抑制了其凋亡。从机制上讲，我们发现 RAD21 通过维持染色质构象中的增强子-启动子相互作用来调节 RAD51 的转录，从而介导卵巢癌对奥拉帕利的耐药性。RAD21 的高表达与卵巢癌患者的总体生存率和无进展生存率较差显著相关。

结论

我们的研究结果表明，RAD21 可能成为克服卵巢癌对奥拉帕利耐药性的潜在治疗靶点，并从染色质组织的角度提供了关于 PARPi 耐药性机制的新见解。