KDM1A在肝癌细胞中过度表达，预后不良。研究结论03在本研究中，团队揭示了肝脏TE，在肝癌中的功能作用和重要性。团队鉴定了富含组蛋白标记、表观遗传调节因子的肝脏TE，并与一组与不良预后负相关的肝组织特异性基因相邻。肝TE相关基因在肝组织和肝癌中，均高度表达。肝脏TE相关基因，包括已知的肝癌抑制基因，HNF4A34。具体来说，团队重点研究了肝脏TE对HNF4A基因表达的调控作用。通过使用CRISPR/Cas9 技术，团队选择性地去除了位于肝癌细胞中HNF4A基因转录调控区（HNF4A-liver-TEs）内的肝脏TE。值得注意的是，这种肝脏-TE的缺失，导致HNF4A表达和肿瘤细胞生长抑制的显著上调，为这种类型的DNA元件对HNF4A的抑制功能，提供了令人信服的证据。团队的研究结果表明，组蛋白标记物H3K4me1及其去甲基化酶KDM1A，在肝脏TE处富集，说明该区域染色质状态的复杂调节。H3K4me1通常与增强子区域相关，其存在是活性增强子的标志。然而，KDM1A是一种去甲基化酶，可去除组蛋白中的H3K4me1标记，从而导致基因抑制。H3K4me1和KDM1A在肝脏TE上的共富集，似乎是矛盾的，但团队为这一观察结果，提出了几种可能的解释。一种可能的解释是，KDM1调节肝脏TE位点的H3K4me1水平，以微调其转录调节活性。KDM1A 已被证明，可作为转录共抑制因子发挥作用，并可能与其他染色质调节因子协同作用，以沉默基因表达。在这种情况下，KDM1A在肝脏-TE中的存在，可以通过调节H3K4me1的水平，来帮助防止附近基因的异常激活。另一种可能性是，肝脏-TE代表了活性和非活性增强子之间的过渡状态，其中H3K4me1和KDM1A共存。在这种情况下，H3K4me1和KDM1A水平之间的平衡，可能决定TE衍生的CRE，是活跃的还是抑制的。低水平的KDM1A，可能允许H3K4me1在TE 衍生的CRE周围持续存在，并维持活性状态；而高水平的KDM1A，可能导致H3K4me1去除和随后的沉默。总体而言，H3K4me1和KDM1A在肝脏TE上的共富集，表明该区域的反式激活活性，具有复杂的调控作用。这与肝癌中KDM1A的高表达，和肝癌中肝TE相关基因的低表达一致。这为肝癌中KDM1A与肝脏TE相关基因表达之间的内在联系，提供了机制上的见解。CRISPRa在HNF4A-liver-TE背景下的应用，也揭示了KDM1A的显著调控作用。虽然CRISPRa技术通常用于诱导靶向基因表达，将会导致转录激活；但团队的研究结果，呈现出一种微妙的情况。团队观察到HNF4A-liver-TE的CRISPRa靶向，导致抑制染色质状态。对这一观察结果的合理解释，是CRIPSRa诱导的TE的瞬时暴露，随后募集KDM1A。因此，尽管CRISPRa预期激活，但 KDM1A的募集导致，HNF4A 表达的抑制。这些结果突出了，基于CRISPRa的操作，与靶区环境之间错综复杂的相互作用。有必要进一步研究CRISPRa的这些非典型效应背后的确切机制，因为它们可能为开发更精细的基因操作策略，提供有价值的见解。团队的研究结果，强调了KDM1A通过涉及HNF4A的两种机制，在调节肝癌细胞生长中的关键作用。首先，KDM1A促进去甲基化，并限制肝脏TE的可及性，导致相关基因的抑制。团队的研究表明，KDM1A通过与HNF4A TRR 内的肝脏TE结合，并抑制其表达，直接调节HNF4A。说明KDM1A参与抑制HNF4A 表达。其次，KDM1A与HNF4A复合物相互作用，在表观遗传学上沉默下游基因，影响HNF4A的表达水平和转录活性。HNF4A是肝脏TEs中富集的转录调节因子中的一个重要因子，其靶基因高度富集于肝脏TE相关基因中。这种相互作用和表观遗传调控，有助于KDM1A抑制肝脏TE相关基因。团队的研究结果，揭示了KDM1A和HNF4A对肝癌生长的调控机制，突出了它们在肝脏TE可及性和转录活性中的重要作用。肝脏-TE/KDM1A/HNF4A调节环路，说明了这些因素在肝癌发展和进展中，错综复杂的相互作用。团队的研究结果，表明了ZMYM3的功能意义，突出了其增强KDM1A的DNA结合特性，并将其调节功能引导至特定靶位点的能力。这种作用机制，与蛋白质复合物在调节基因表达中的更广泛作用一致。其中复合物的特定组成，决定了其与特定DNA序列结合，并调节相关酶活性的能力。KDM1A的高表达，与肝细胞癌患者的不良预后有关，表明其作为预后生物标志物的潜力。KDM1A和ZMYM3的表达水平，与肝TE相关基因和HNF4A下游基因的表达谱呈负相关，强调了分子水平发现的临床相关性。敲低KDM1A在体外和体内，均显著抑制肝癌细胞生长，突出了KDM1A在HCC细胞生长中的重要作用。此外，使用靶向KDM1A的小分子抑制剂，可显著抑制肝癌细胞的生长，表明KDM1A是HCC治疗的有希望的靶点。使用KDM1A小分子抑制剂，可能是HCC治疗的可行策略，需要进一步研究，以探索KDM1A作为HCC预后生物标志物和治疗靶点的临床应用。总之，团队的研究，提供了对肝脏TE在调节肝癌基因表达中的潜在作用的见解。此外，研究结果强调了KDM1A通过肝脏TE介导的机制，在肝癌细胞生长中的关键功能，特别是通过抑制HNF4A的转录活性。总体而言，本研究增强了对肝脏TE反式激活活性精确调控的理解，从而为确定肝癌的新治疗靶点开辟了途径。
