今天我们通过介绍一篇Cell文章，说一个有意思的现象：SNP位点可同时作为启动子和增强子，其转换由基因型决定，结果是一个基因产生不同的RNA，从而参与疾病发生发展。
Risk SNP-Mediated Promoter-Enhancer Switching Drives Prostate Cancer through lncRNA PCAT19.Cell 2018 Jul 26;174(3)
风险SNP介导的启动子/增强子转化通过lncRNA PCAT19促进前列腺癌发生发展，这里我们关注几个关键词：SNP位点、启动子、增强子、lncRNA PCAT19和前列腺癌。
增强子是能够增加启动子活性从而增加基因转录频率的DNA序列。
下面我们直接看文章
一、SNP位点rs11672691与患者预后及lncRNA PCAT19表达关系
首先前期GWAS分析报道SNP位点rs11672691与前列腺癌风险和患者死亡率相关，接下来研究团队对CPC-GENE研究中的127位患者的RFS和SNP的基因型进行分析，结果发现GG基因型患者生存率显著更低：
接下来通过eQTL分析SNP基因型与1-Mbp内基因表达的关系，发现与lncRNA PCAT19最相关：
由于lncRNA PCAT19有多个异构体，其中前列腺癌中表达最高的是两条lncRNA PCAT19-short和lncRNA PCAT19-long：
注意箭头处的不同转录起始位点TSS。
接下来eQTL分析发现SNP基因型与short和long的相关性正好相反：
G/G型 short表达低；long表达高
这样就把已经报道的前列腺癌风险位点与lncRNA的不同异构体的表达建立起来了联系。
二、位于short启动子的非风险位点更偏重被转录因子NKX3.1和YY1结合
首先看一下SNP位点与lncRNA的关系：
红色箭头指的是rs11672691和 LD SNP rs887391位点的位置，我们可以看到其位于short启动子上游和long的（第三）内含子。
而这个位置正好是转录因子NKX3.1和YY1的结合区域，且Chip-seq实验也发现两个转录因子更偏重与非风险序列结合：
图中红色箭头指的是两个转录因子的偏好性，我们可以看到两个转录因子更偏好于结合非风险的序列。
三、SNP位点通过介导启动子/增强子转换调控异构体表达
前面已经证明了两个转录因子更偏重结合非风险位点，而非风险基因型与两条lncRNA异构体的表达关系是：short表达更高，而long表达低。两个转录因子进行的基因沉默也证实了short的表达显著降低，而long则出现了表达升高：
结果中转录因子沉默导致short表达降低可以说明转录因子对short启动子结合介导的转录调控；而对long的影响原因是不清楚的。
接下来，通过CRISPRi和CRISPRa分别干预SNP位点（位于short的启动子区域），结果是long的表达分别降低和升高，而short的表达也是降低和升高：
这里的结果就有意思了：对short来说启动子的活化表达导致其表达升高，可导致long升高是怎么回事呢？
进一步的，根据Roadmap Epigenomics（前期研究）和Chip-seq的结果，研究团队发现SNP位点具有启动子和增强子的组蛋白修饰（H3K4me3和H3K4me1 ）
特性（下图红框），因此推测SNP位点通过不同基因型介导启动子和增强子转换：
下面就是验证这个推测了，用到的是荧光素酶报告基因来检测启动子和增强子的活性（luciferasebased promoter and enhancer assays），结果发现风险位点有更高的增强子活性，而非风险位点有更高的启动子活性：
前面我们已经证明了SNP位点所在位置是short的启动子发挥作用，下面进一步来证明这个位点在的区域作为long的增强子。首先分析了DHS信号 (DNase I hypersensitive, 染色体开放区域的一个指标)与long启动子的相关性，接下来通过3C实验（chromosome conformation capture 3C assay）结果发现long 启动子与SNP位点所在区域有更强作用，且作用富集在SNP位点：
到这里，这篇文章中的一个关键问题就解决了：前列腺癌风险位点SNP位点通过不同基因型介导所在区域作为lncRNA PCAT19的启动子和增强子调控两者表达，对应关系是：SNP风险位点——long的增强子活性——long高表达；SNP非风险位点——short的启动子活性——short高表达。
四、lncRNA PCAT19 long通过活化细胞周期基因促进前列腺癌
上面这个问题解决后，下面就是long的的功能和下游机制了。
功能上用了三种敲减技术：siRNA，ASO和shRNA，从体内和体外研究细胞的增殖、侵袭迁移能力：
细胞和动物实验发现long促进前列腺癌进展
初步机制上，先通过RNA-seq找差异基因，GO分析显示细胞周期被最显著富集；接下来TCGA数据分析long表达与细胞周期基因关系、患者预后关系；最后检测long敲减后周期基因表达：
这一步解决的问题是long发挥作用的下游机制初步探索，明确的是long调控的作用通路（细胞周期）和基因，但没有解决的是long的直接作用靶点。
具体靶点的确定：首先做long的细胞定位，发现定位与细胞核；接着是long的RNA pulldown+质谱/WB检测和CHIRP（chromatin isolation by RNA pull-down）验证，结果发现作用蛋白是HNRNPAB；再通过RIP反向验证：
HNRNPAB与long直接结合
long通过HNRNPAB发挥作用：HNRNPAB与long直接结合不等于long通过HNRNPAB发挥功能，所以从表型和靶基因调控的类似性说明：
（1）HNRNPAB对前列腺癌的表型影响与long类似；
（2）HNRNPAB与long调控的靶基因类似：
最后是整篇文章作用机制的示意图：
到这里这篇文章就介绍好了，下面我们来说一个问题：SNP的研究还有没有创新性？
很多人说SNP的研究已经做了这么多年，没有创新性了，这个问题要看你怎么考虑。在这篇文章中SNP与lncRNA基因的启动子和增强子结合起来发的是Cell杂志；如果没有SNP介导的启动子/增强子转换这个部分的工作，就只看这篇文章中lncRNA PCAT19的工作量的话，文章很难超过10分，甚至5分都难。
另外，我们以前推过另外一篇文章：一篇22分的NG教你如何设计课题，这篇文章中SNP也是与lncRNA联合起来研究的，只不过SNP位点位于lncRNA内部，对lncRNA的影响也是影响到lncRNA的不同作用方式：
所以我个人认为：只有外行才会说一个方向没有创新性了，不是没有，是你不知道怎么做。
文章来源：小张聊科研
IEEE Spectrum
《科技纵览》
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