Cell热点：新测序技术助癌症研究

　　

生物通报道：来自美国康奈尔大学，德州大学西南医学中心等处的研究人员利用一种新型的测序技术完成了目前最全面的雌激素主要瞬即效应的检测，首次表明雌激素对乳腺癌细胞的作用是如此直接和广泛，这对于乳腺癌的基础研究及治疗都具有重要的意义。这一研究成果公布在Cell杂志上。

领导这一研究的是美国康奈尔大学，德州大学西南医学中心Cecil H. and Ida Green Center主任W. Lee Kraus博士，他曾就蛋白如何结合基因，调控基因组进行过深入的研究。

科学家们早些年就已知道雌激素在乳腺癌细胞中起着重要的作用，约2/3的乳腺癌细胞都有雌激素受体表达，这些受体可将雌激素作为有丝分裂信号产生响应。雌激素是乳腺癌生长的首要驱动力，雌激素受体可以成为激素抑制治疗药物(如他莫西芬)的作用靶点以及预后判断指标，因此这方面的研究也受到了许多大型实验室的关注。

在这篇文章中，研究人员利用一项叫GRO-seq(Global Run-On Sequencing)测序技术，并通过一种新的生物信息学方法来分析数据，发现雌激素信号能快速，有力，并以一种出乎预料的短暂方式直接调节很大部分的转录谱。除编码蛋白的基因外，雌激素还调控了全部三种RNA聚合酶的分布和活性，事实上还包含迄今为止所有描述过的每一类非编码RNA，研究人员还首次发现数千种以往未注明或未检测到的由雌激素调节的基因间转录，为进一步研究开辟了新的方向。这为引发细胞分裂的雌激素依赖作用提供了一个有关的更广的基因调解谱图。

这种GRO-seq技术可以在整个基因组范围上绘制参与转录的RNA聚合酶的位置、数量和定位。通过这项技术，研究人员可以在短时间内对雌激素在分子水平对细胞生长调节作用进行观察。在此之前，研究人员需要基于稳态基因表达方式或需耗费数小时或数天的静态成像技术，对根据DNA序列制备RNA拷贝的基因转录过程进行干扰以便进行观察。现在，通过GRO-seq技术，研究人员可以观测到基因组水平的进行的转录，这是一种对所有参与DNA聚合酶位置和定向的高分辨率虚拟图谱。

除此之外，这项研究还采用了一种新型生物信息学方法来分析数据，这种方法可以直接运用GRO-seq的数据来发现转录物。这样研究人员还发现了许多未曾被发现的雌激素调控的基因间转录物，其中有很多与雌激素受体的结合位点相邻。因此可以说这是目前进行的最全面雌激素主要、瞬即效应的测量，这为理解其他系统中信号依赖的快速转录进行提供了资源。

近期来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员也利用这一方法证实细胞对雄激素的反应有可能受到剧烈的重编程事件影响从而导致细胞产生选择性的基因编程及表达谱。研究人员认为这一可塑性有可能是发育过程中细胞分化，以及某些癌症发生与发展的基础。

（生物通：万纹）

原文摘要：

A Rapid, Extensive, and Transient Transcriptional Response to Estrogen Signaling in Breast Cancer Cells

Highlights
Global run-on sequencing shows immediate transcriptional effects of estrogen signaling
Estrogen regulates 25% of the breast cancer transcriptome rapidly and transiently
Estrogen regulates the production of all classes of coding and noncoding transcripts
Estrogen regulates the production of many as yet unannotated intergenic transcripts

Summary
We report the immediate effects of estrogen signaling on the transcriptome of breast cancer cells using global run-on and sequencing (GRO-seq). The data were analyzed using a new bioinformatic approach that allowed us to identify transcripts directly from the GRO-seq data. We found that estrogen signaling directly regulates a strikingly large fraction of the transcriptome in a rapid, robust, and unexpectedly transient manner. In addition to protein-coding genes, estrogen regulates the distribution and activity of all three RNA polymerases and virtually every class of noncoding RNA that has been described to date. We also identified a large number of previously undetected estrogen-regulated intergenic transcripts, many of which are found proximal to estrogen receptor binding sites. Collectively, our results provide the most comprehensive measurement of the primary and immediate estrogen effects to date and a resource for understanding rapid signal-dependent transcription in other systems.