Citação: Holoch D, Margueron R (2025) Ezh2 As mutações aumentam a heterogeneidade dos estados da cromatina no linfoma. PLOS BIOL 23 (6): E3003211. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003211
Financiamento: DH e RM recebem apoio financeiro do Instituto Nationwide de la Santé et de la Recherche Médicale (Inserm) e seu trabalho é ainda mais apoiado pelo arco de Fondation Recherche Sur le Câncer (Subsídios Arcpja2024060008358 a DH e ARCPGA202301000585_67777777777775883 a DH. Os financiadores não tiveram papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.
Interesses concorrentes: Os autores declararam que não existem interesses concorrentes.
Abreviações: Cytof, citometria por tempo de voo; FL, linfomas foliculares; GCS, centros germinativos; GCB-DLBCL, linfomas difusos de células B grandes de células germinais-B; GoF, ganho de função; H3K27, Histona H3 lisina 27; H3K27me3, trimetilação H3K27
Os programas de transcrição que sustentam a diferenciação e a identidade celular dependem da ação concertada de fatores de transcrição e modificadores de cromatina. A oncogênese envolve um enfraquecimento da identidade celular e, como tal, está frequentemente associado a alterações nos reguladores de cromatina (1).
Isso é especialmente impressionante nos linfomas de células B grandes de células de células germinais-B (Linfomas de células B (GCB-DLBCL) e linfomas foliculares (FL), que apresentam mutações nas principais enzimas modificadoras de histonas em mais da metade dos pacientes (2Assim,3). Esses linfomas surgem nos centros germinativos (GCs), onde as células B ativadas normalmente sofrem maturação de afinidade enquanto se preparam para se diferenciar em células plasmáticas e células B da memória. A reação do GC envolve ciclos de hipermutação somática e expansão clonal, processos que criam vulnerabilidade inerente à transformação maligna (2Assim,3).
A formação e função GC regular requerem regulação positiva transitória de EZH2, uma histona H3 conservada lisina 27 (H3K27) metiltransferase. Nas células B GC, o EZH2 tem como alvo os principais reguladores dos pontos de verificação da proliferação e programas de diferenciação cuja supressão temporária é elementary para a maturação bem -sucedida da afinidade (4Assim,5). A falha subsequente em reduzir a atividade de EZH2, no entanto, pode levar as células em direção à linfomagênese. De fato, aproximadamente 1 em 4 FL e tumores de GCB-DLBCL apresentam mutações heterozigotas de ganho de função (GOF) em Ezh2resultando em trimetilação elevada H3K27 (H3K27me3) (6Assim,7). Esse excesso de atividade EZH2 tem sido associado à repressão aberrante de genes necessários para a diferenciação acompanhada pela hiperplasia e transformação do GC (4), embora o mecanismo subjacente permaneça incompletamente entendido.
Outro modificador de histonas mutado recorrente nos linfomas derivados de GC é o KMT2D, que monometila H3K4 (2Assim,3). Em modelos de mouse, essa perda de função Kmt2d Mutações obstruem a diferenciação e aumentam a proliferação de células B GC, promovendo assim o surgimento de linfomas (8Assim,9). Curiosamente, mutações em Kmt2d e Ezh2bem como mutações de perda de função no gene que codifica a histona acetiltransferase Crebbpsão frequentemente encontrados em combinação em FL e GCB-DLBCL, indicando que eles conferem vantagens parcialmente sem sobreposição às células tumorais.
Embora vários estudos tenham investigado as contribuições das alterações individuais do modificador de histonas à linfomagênese, como essas diferentes mutações interagem quando co-ocorridas não são bem compreendidas. A extensão em que a interrupção dessas enzimas perturba o cenário da cromatina de maneira mais geral, através da complexa rede de diafonia com outras modificações centrais de histonas, também não está clara. Finalmente, se essas mutações são uniformes ou variáveis em seu impacto nos perfis de modificação de histonas e programas de expressão gênica em diferentes células é uma questão subexplorada com importantes implicações clínicas. De fato, a heterogeneidade intercelular desempenha um papel elementary na adaptação e evolução do tumor, e alcançar uma compreensão precisa dos fenótipos celulares constituintes de um tumor tem o potencial de melhorar drasticamente a eficácia das intervenções terapêuticas.
Em um novo estudo em PLoS BiologyGriess e colegas procuraram abordar todos esses aspectos da função do modificador de histonas na linfomagênese. Para isso, eles aplicaram uma metodologia de célula única, citometria por tempo de voo (Cytof), para quantificar os níveis de 16 modificações diferentes de histonas e vários outros marcadores simultaneamente em um grande número de células GCB-DLBCL (10). Em seguida, usando redução da dimensionalidade e outras análises, eles extraíram padrões de co-variação entre modificações de histonas e classificaram células individuais em aglomerados com base em seus perfis gerais de abundância de marcas de histonas (Fig 1a). Essa abordagem permitiu aos autores examinar o impacto detalhado de recorrente Kmt2d e Ezh2 Mutações no cenário de modificação da histona e sua variabilidade célula-célula, tanto em xenoenxertos derivados de pacientes quanto em linhas celulares DLBCL isogênicas.
Fig 1. A citometria por tempo de vôo revela epistasia e heterogeneidade.
(A) Na citometria por tempo de voo (Cytof), as células são coradas com anticorpos conjugados com steel, aqui direcionados principalmente histonas modificadas, e a abundância de epítopos é então quantificada em multiplex em um grande número de células individuais. Os dados podem ser analisados Mark por Mark, bem como em todas as marcas usando abordagens de redução de dimensionalidade, para revelar subpopulações e avaliar a heterogeneidade. (B) Griess e colegas exploram as consequências de Kmt2d nulo e Ezh2 Mutações de ganho de função nos perfis de modificação de histonas em células de linfoma usando cytof. Eles descobrem isso Ezh2 Alterações são epistáticas para Kmt2d perda de função (consulte o texto) e aumenta a heterogeneidade epigenômica e transcriptômica das células. Eles identificam subpopulações “extremas” e “parecidas com WT” de Ezh2-células mutantes que se formam dinamicamente e mostram respostas distintas aos inibidores de pequenas moléculas.
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003211.g001
Os dados revelam que a atividade de KMT2D prejudicada e EZH2 aprimorada têm efeitos bastante distintos no epigenoma do linfoma. O impacto de um Kmt2d A mutação nula é relativamente leve, com pouca alteração no próprio H3K4me1 e aumentos modestos em H3K36me2 e H4K16AC. Por outro lado, um Ezh2 A mutação do GOF causa uma mudança substancial para o H3K27me3 às custas do H3K27me2, como esperado, mas também uma perda acentuada de H3K9me2. Impressionantemente, a combinação dessas mutações produz o mesmo perfil de cytof que Ezh2 Gof sozinho, indicando que Ezh2 Mutações são epistáticas para Kmt2d Perda em Dlbcl. Apoiando ainda mais essa noção, os autores observam mudanças de expressão em um pequeno número de genes em Kmt2d-nula células, mas estas não são recapituladas em Ezh2-Gof/Kmt2d células mutantes duplas. Em vez disso, o transcriptoma mutante duplo corresponde às extensas alterações vistas em Ezh2-Gof células de mutante único. Assim, o Ezh2 A mutação GoF induz alterações comparativamente drásticas e exibe epistasia sobre Kmt2d perda de função.
Além dessas propriedades, a poderosa abordagem de célula única dos autores permitiu que eles descobrissem outra característica distinta de Ezh2 As células do GoF DLBCL, que são sua heterogeneidade de células células acentuadamente aumentada nos perfis de modificação de histonas em comparação com Kmt2d-Mutas ou não modificados. Isso é evidente tanto das métricas definidas quanto de sua segregação em aglomerados distintos em parcelas de redução da dimensionalidade. Uma clara maioria das células forma uma população com fortes atributos do Ezh2-Perfil epigenômico mutante, denominado “extremo” pelos autores, enquanto um grupo menor de tipo “WT” Ezh2-Wt células (Fig 1b).
Notavelmente, os autores podem mostrar através de experimentos de subclonagem que esse comportamento bimodal reaparece em praticamente todas as populações clonais, sugerindo que as células são capazes de mudar dinamicamente entre esses estados distintos. Dado que as células “do tipo WT” não são tão sensíveis à inibição do EZH2 quanto a subpopulação “extrema”, essa capacidade de transição gera implicações importantes para a terapia direcionada. De fato, Ezh2-Os tumores mutantes mostram respostas encorajadoras, mas incompletas, aos inibidores de EZH2 na clínica. As descobertas dos autores sugerem que essa limitação pode ser atribuída às células “do tipo WT”, para as quais as estratégias de tratamento complementares precisarão ser elaboradas.
Além dessas novas idéias sobre o impacto de Ezh2 e Kmt2d Mutações no nível de célula única no DLBCL, os autores também demonstraram o poder estatístico mais geral desses tipos de conjuntos de dados, desenvolvendo novos pipelines de análise computacional. Explorando minuciosamente suas medições simultâneas de abundância de muitas modificações de histonas em muitas células individuais, extraíram um modelo de rede que infecta a direcionalidade das relações causais entre alterações em diferentes modificações. A complexidade da diafonia entre as modificações de histonas pode dificultar a discernimento de tais hyperlinks, tornando essas novas abordagens valiosamente valiosas.
Um objetivo importante para estudos futuros será determinar os mecanismos de ação localmente subjacentes a essas relações nos níveis globais de marcas de histonas, especialmente no contexto de linfomas que transportam mutações nos modificadores de histonas. Quais encontros moleculares ao longo da cromatina podem explicar as profundas mudanças e o aumento da heterogeneidade revelada neste trabalho? O relacionamento da epistasia descoberta aqui também levanta questões sobre a vantagem para os linfomas de simultâneo Kmt2d e Ezh2 Mutações, que futuras investigações ajudarão a esclarecer. As descobertas deste estudo abrem várias novas direções de pesquisa que prometem produzir ainda mais avanços nos próximos anos.
