Sarem Journal of Medical Research

fa بررسی عملکردی و بیوانفورماتیکی ناحیه تنظیمی GH17J039694، 1HER2-Enhancer مستقر در HER2 در رده های سلولی سرطان پستان ( SKBR3 و MCF7) و رده ی سلولی کلیه جنینی (HEK293) با استفاده از فناوری CRISPR/Cas9 Functional and Bioinformatic Investigation of the Regulatory Region of HER2-Associated Enhancer GH17J039694, HER2-Enhancer1, in Breast Cancer (SKBR3 and MCF7) and non-Breast Cancer Cell Lines (HEK293) Using CRISPR/Cas9 Technology بيماری‌های زنان Women Diseases پژوهشی اصيل Original Research <div style="text-align: justify;">مقدمه: ژن HER2(Her2/neu) یک عضو از خانوادهی گیرنده فاکتور رشد اپیدرمی (EGFR) است که یک پروتئین 185 کیلو دالتونی با  فعالیت تیروزین کینازی را کد میکند. این ژن در بافت های مختلفی از جمله کلیه، پوست، کلون، تخمدان و غدد پستانی بیان شده و بیشتر در غشای پلاسمایی یافت میشود. با تکثیر یا افزایش رونویسی HER2، سرطان زایی و یا وخیم تر شدن وضعیت تومورزایی در بعضی از سرطان ها مشاهده میشود. تغییرات کروماتینی و مکانیزمهای اپیژنتیکی تا حد زیادی میتوانند بر روی بیان ژن و تنظیم رونویسی تاثیرگذاشته و به پیشروی سرطان کمک کنند. مطالعات نشان داده اند که گاهی این تغییرات بر روی توالی <a name="_Hlk137931445">انهنسر</a>ها (Enhancer) نیز اتفاق میافتند. توالیهای انهنسری شامل موتیفهای کوتاه DNA است که به عنوان جایگاه های اتصال فاکتورهای رونویسی ویژهی توالی عمل میکنند. مناطقی از کروماتین مانند جایگاه های حساس به DNase I و همچنین تغییرات هیستونی مانند H3K4me1 و H3K27ac برای پیشبینی انهنسرها استفاده میشوند. انهنسرهای فعال از لحاظ رونویسی که eRNAها (RNAهای رونویسی شوندهی غیرکد شوندهی مشتق از انهنسرها) را بیان میکنند، دارای دو نشان هیستونی  H3K4me1و H3K4me3 میباشند. یک رویکرد درمانی که تغییرات ژنومی را مستقیماً هدف قرار می دهد، از آن جهت میتواند ارزشمند باشد که هیچ تاثیری بر سلول های سالم نگذارد. توسعه ی ابزارهای ویرایش ژنوم مانند سیستم کریسپر (CRISPR) می تواند چنین فرصتی را فراهم کند. در این پژوهش ما با هدف بررسی نقش تنظیمی ناحیه GH17J039694 به عنوان انهنسر که به اختصار آن را <a name="_Hlk139454554">HER2-En1</a>  (HER2-Enhancer1) نامیدیم، مستقر در ژن HER2 در ناحیه17q12: 37850592-37853472  (GRCh37/hg19.2009) از فناوری کریسپر Cas9 برای دستورزی (ویرایش) ژنتیکی و مطالعات بیوانفورماتیکی بهره گرفتیم. مواد و روش ها: ویرایش ژنتیکی این ناحیه به منظور بررسی های سیس و ترانس در سلول های سرطانی پستان +HER2  و-HER2 انجام گرفت. مطالعات بیوانفورماتیکی در رده های سلولی مختلف با جستجو در پایگاههای دادهای مانندGEO ، ChIP-Atlas و recount3 انجام گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشاندهنده کاهش واریانت های HER2 و <a name="_Hlk139455040">تغییرات بیانی دیگر ژن های مورد بررسی </a>بود. <a name="_Hlk139454849">بطور کلی با توجه به مطالعات بیوانفورماتیکی و آزمایشگاهی </a><a name="_Hlk139454905">به نظر میرسد این بخش از توالی </a>HER2 را میتوان به عنوان یک ناحیه تنظیمی انهنسری در نظر گرفت. نتایج: یافته ها نشاندهندهی کاهش بیان واریانت ها در رده‌های سلولی مورد مطالعه پس از 24 ساعت بطور سیس و تغییرات بیانی دیگر ژن های مورد بررسی بطور ترانس میباشد. همچنین، بررسی های بیوانفورماتیکی مانند نشانهای هیستونی، H3K4me1 نیز اهمیت HER2-En1 را به عنوان یک ناحیه تنظیمی نشان داد. نتیجه گیری: بطور کلی، با توجه به مطالعات بیوانفورماتیکی و آزمایشگاهی بصورت حذف ژنتیکی ناحیه <a name="_Hlk139455274">HER2-En1</a> در HER2، به نظر میرسد این بخش از توالی HER2 را میتوان به عنوان یک ناحیه تنظیمی انهنسری در نظر گرفت. </div> <div style="text-align: justify;">troduction: Her2 / neu gene (HER2) is a member of the family of epidermal growth factor receptors (EGFR) encoding a 185 kd protein with tyrosine kinase activity. This gene is expressed in a variety of tissues such as kidney, skin, colon, ovary and mammary glands and mostly is found in plasma membrane. Following amplifying or increasing of HER2 transcription, carcinogenesis or deterioration of tumorigenicity has been observed in some cancers. Epigenetic mechanisms and chromatin modifications play a significant role in gene expression, transcriptional regulation, and cancer progression. Studies have shown that these changes can also affect the sequence of enhancers, short DNA motifs that serve as binding sites for specific transcription factors. Chromatin regions such as DNase I sensitive sites and histone modifications such as H3K4me1 and H3K27ac are used to predict possible enhancers. Active enhancers that express eRNAs (non-coding transcriptional RNAs derived from enhancers) have two H3K4me1 and H3K4me3 histone marks. A therapeutic approach that directly targets genomic changes can be valuable because it has no effect on healthy cells. The development of genome editing tools such as the CRISPR system could provide such an opportunity. In this study, we aimed to investigate the regulatory role of the GH17J039694 region as an enhancer, which we called HER2-En1 (HER2-Enhancer1) for short, located in the HER2 gene in the 17q12 region: 37850592-37853472 (GRCh37/hg19.2009) with the help of bioinformatics studies and by using CRISPR/Cas9 technology for genetic manipulation. Materials and Methods: Genetic editing of this region was done for cis and trans studies in HER2+ and HER2- breast cancer cells. Bioinformatics studies were conducted in different cell lines with the help of databases such as GEO gene, ChIP-Atlas and TCGA. The laboratory results showed the reduction of HER2 variants and expression changes of other studied genes. In general, according to bioinformatics and laboratory studies, it seems that this part of the HER2 gene can be considered as an integral regulatory region. Results: The results showed the decrease in the expression of the variants in the studied cell lines after 24 hours in cis and the expression changes of other studied genes in trans. Also, bioinformatic studies such as histone modifications (H3K27ac) showed the importance of HER2-En1 as a regulatory region. Conclusion: In general, according to bioinformatics and laboratory studies in the form of gene editing of the HER2-En1 region, it seems that this part of the HER2 sequence can be considered as an enhancer regulatory region.</div> HER2 Gene, CRISPR/Cas9 System, Enhancer, Genetic manipulation. 177 193 http://saremjrm.com/browse.php?a_code=A-10-557-1&slc_lang=fa&sid=1 mahdieh Rojhannezhad مهدیه رجحان نژاد mhdhroji@gmail.com 10031947532846004359 10031947532846004359 No PhD student in molecular genetics, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran دانشجوی دکترای ژنتیک مولکولی، دانشگاه تربیت مدرس تهران، ایران seyed javad mowla سید جواد مولی sjmowla@modares.ac.ir 10031947532846004360 10031947532846004360 Yes Professor of Genetics, Department of Molecular Genetics, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran استاد ژنتیک گروه ژنتیک مولکولی، دانشگاه تربیت مدرس تهران، ایران bahram mohammad soltani بهرام محمد سلطانی SOLTANIB@modares.ac.ir 10031947532846004361 10031947532846004361 No Professor of Genetics, Department of Molecular Genetics, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran استاد ژنتیک گروه ژنتیک مولکولی، دانشگاه تربیت مدرس تهران، ایران Mohammad vasei محمد واسعی mvasei@tums.ac.ir 10031947532846004362 10031947532846004362 No Department of Pathology, Shariati Hospital, Tehran University of Medical Sciences, Iran بخش پاتولوژی بیمارستان شریعتی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، ایران Sara Taghizadeh سارا تقی زاده st.genetic85@gmail.com 10031947532846004363 10031947532846004363 No Pathology Laboratory, Shariati Hospital, Tehran University of Medical Sciences, Iran مرکز تحقیقاتی چشم پزشکی بیمارستان فارابی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، ایران Leila Mirsadeghi لیلا میرصادقی l.mirsadeghi@gmail.com 10031947532846004364 10031947532846004364 No Department of Bioinformatics, Institute of Biochemistry and Biophysics, university of Tehran, Iran مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک، دانشگاه تهران، ایران