超级增强子简介

增强子是调控细胞基因时空表达关键的顺式作用元件。2013年，Richard A. Young 实验室基于当时增强子的研究，提出了超级增强子(Super-enhancers, SEs)概念[1]。超级增强子是具有转录活性增强子的一个大簇， 富集高密度的关键转录因子(Master transcription factors)、辅因子(Cofactor)和增强子表观修饰标记(Histone modification marks) (见图1)。在功能上超级增强子能够驱动控制细胞身份基因的表达，可以用来解释细胞类型特异的表达模式，在发育生物学、癌症等疾病致病机理研究中显示出巨大的应用潜力[1-4]。Richard A. Young 曾激动地预言道：“‘超级增强子’具有广阔的研发前景和价值，必将成为下一个药物研发的黄金靶点！” 因此开展肿瘤相关超级增强子的研究，将有助深入解开肿瘤发病机制，并且可用于指导抗肿瘤药物的高效研发，具有重要的社会意义和经济价值。

 
图1.超级增强子及复合物结构示例图[1]

超级增强子鉴定及研究思路

目前对增强子鉴定，主要采用染色质免疫共沉淀技术（ChIP-seq） 针对活性增强子相关联的因子或组蛋白修饰进行检测，如转录因子、转录辅激活因子(如Mediator、p300)、组蛋白修饰H3K27ac 和H3K4me1等。活性增强子通常同时含有H3K27ac 和H3K4me1 修饰，而静态增强子(poised enhancer)一般同时具有H3K4me1 和H3K27me3 组蛋白标记[4-6]。在此基础上，超级增强子依据增强子转录活性标记分子结合水平强度的差异进行鉴定。在分析方法上，首先对所得增强子进行缝合。主要依据在基因组范围内，这些单个增强子实体间如在12.5 kb 范围内，则合并为单个实体，即缝合增强子(Stitched enhancer)。最后，确定超级增强子和普通增强子之间的阈值。缝合增强子和其余的单个增强子按照ChIP-seq 所测信号水平的强度排序，绘制获得一张曲线图，该曲线上斜率为1 的切线的切点所得的信号值为区分超强增强子和普通增强子之间的阈值，高于该值为超级增强子，其余的则称为普通增强子(Typical enhancer)[1,2]（见图2，图3）

                       
图2. 确定超级增强子和普通增强子之间的阈值[1]

 
图3.普通增强子与超级增强子示例图[3]

鉴定出超级增强子之后，可以根据基因位置预测超级增强子所调控的编码蛋白基因和非编码RNA的表达，通过结合转录组测序技术，可以对超级增强子和肿瘤异常高表达的mRNA、lncRNA、circRNA、miRNA进行关联分析，从而推断关键的超级增强子，进一步锁定肿瘤相关的基因，有利于指导下一步的抗肿瘤功能研究。

癌症细胞可以通过突变、关键正常基因超级增强子的染色体易位、局部扩增、过度表达致癌转录因子等遗传机制来构建驱动致癌基因的超级增强子[3,7,8]。目前研究表明常见的复杂疾病和超级增强子之间也是相关联的。Richard A. Young 实验室对GWAS 鉴定的5 303 个疾病特征相关SNP 分布分析表明，大部分SNP 仅生在非编码区域(93%)，其中64%的位点富集于增强子区域，并且富集于超级增强子的变异要显著多于普通增强子[3]（见图4）。因此锁定目标超级增强子区域后，可以结合大样本的靶向捕获测序，对目标增强子区域进行DNA测序，有助于快速发现肿瘤相关的突变位点，获得新的诊断标志物。

          
图4. 超级增强子区域存在大量疾病相关的突变位点[3]

超级增强子的研究涉及ChIP-seq、生物信息分析、后期功能研究等关键技术，存在一定的难度。表观生物结合自身技术优势，在国内率先推出针对目前超级增强子的关键研究技术服务，制定整体研究方案以供参考，希望促进国内肿瘤超级增强子研究的发展，推动肿瘤精准诊断与治疗的进步：

(表观生物可针对客户的研究方向免费制定个性化研究方案)

上一页 [1] [2] 下一页