BET，溴结构域和超末端结构域家族，它的抑制剂BETi目前是很有前景的转移性黑色素瘤治疗药物，但作用机制尚不明确。最近，来自纽约大学郎格尼医学中心的研究者于Molecular Cell 发表了一篇文章，解答了这个问题。

1. AMIGO2—黑色素瘤的生存基因

研究者从对BET抑制剂JQ1敏感的基因中，逐步筛选出黑色素瘤细胞特异的78个过表达的原致癌基因，再从中选择出8个尚未报道与黑色素瘤发生发展有关的基因，接受功能缺失性筛选：

siRNA实验结果显示，除了阳性对照HMGA2，令黑色素瘤细胞SKmel147增殖缺陷最明显的是AMIGO2。

 

左图：黑色素瘤的AMIGO2 蛋白质水平比正常黑色素细胞NHM高；右图，敲降AMIGO2，肿瘤生长减缓。

2. 超级增强子的鉴定

已有报道表明，癌基因的表达以及对BETi的敏感性和BET上的超级增强子 (SEs) 以及启动子相关。因此，为了进一步研究AMIGO2正调控黑色素瘤的机制，研究者对SKmel147细胞进行了BRD4的ChIP-seq：

通过BRD4的ChIP-seq，鉴定出SKmel147细胞的464个SEs，4678个TEs，它们同时富集有BRD2、H3K27ac修饰和MED1。其中AMIGO2与两个SEs有关。

通过ATAC-seq (转座酶可进入性染色质测序) 和H3K4me1、H3K27ac的ChIP-seq，研究者鉴定得黑色素瘤细胞的SEs内有1400个组成型增强子 (constituent enhancers, 组成SEs的普通增强子)，这些增强子有着开放的染色质结构、H3K27ac和H3K4me1修饰，但它们在正常黑色素细胞中并没有开放结构和这两种组蛋白修饰，表明正常黑色素细胞癌化涉及增强子的重新分布，从而促进黑色素瘤基因表达。   

 

在SKmel147细胞的AMIGO2 TSS上鉴定得两个突变的SEs，三者位于同一个突变的TAD (拓扑相关结构域) 和LAD (板层关联结构域)：

研究者关注更靠近AMIGO2上游的一个SE，它在几种黑色素细胞中都出现，表明AMIGO2受它调控是保守的。

ATAC-seq和ChIP-seq结果表明，在这个SE里有5个组成型增强子 (E1-E5)，E1~3在几种黑色素瘤细胞中都有，E4、E5主要在SKmel147细胞中；黑色素瘤细胞的AMIGO2和SEs比正常细胞富集有更多的BRD2、BRD4。

3. 进一步研究机制: SEs、BET、AMIGO2如何联合作用

左图，对top 150 SEs进行motif分析，得到FOSL2、TEAD4等TF (转录因子)；右图，敲降这两个转录因子，会导致AMIGO2减少，表明AMIGO2在黑色素瘤中的表达与这些TF有关。

通过启动子荧光素酶表达实验、CRISPR/Cas9删除E2-5实验，发现在黑色素瘤中，更靠近上游的这个SE能调控AMIGO2表达。

 

4. 总结

这项研究观察到黑色素瘤的增强子发生突变，AMIGO2 SE存在于所有研究的黑色素瘤细胞类型中，但是在正常的黑色素细胞中没有活性。研究者认为，在转化的过程中，这个SE是具有活性的，然后获得BRD2、BRD4、FOSL和TEAD转录因子；在BETi处理后，BET从AMIGO2 SE和启动子上离开，导致转录下调。但是仍不清楚BETi能否让这些TF脱位，以及BET蛋白和TF是怎样与AMIGO2 SE合作的，这些疑点有待研究者们继续探索。

E.正常黑色素细胞中的AMIGO2表达水平很低，且没有活性SE；癌化的时候，BRD2和BRD4增加，转录因子FPSL2和TEAD4/1发生变化，引发全范围的表观重编程，包括产生SE，激活关键黑色素瘤生存基因，如AMIGO2；BETi处理后，BET蛋白从SE和启动子上离开，使基因沉默。F. AMIGO2与PTK7相互作用，抑制CTF2-PTK7在核累积。在BETi和AMIGO2 KD的作用下，CTF2-PTK7核水平上升，可能导致基因表达的变化。

 

原文：Fontanals-Cirera B, et al. Harnessing BET Inhibitor Sensitivity Reveals AMIGO2 as a Melanoma Survival Gene. Mol Cell. 2017 Nov 16;68(4):731-744.e9.