“垃圾”DNA的陰暗面
中國微生物菌種查詢網(wǎng) 來源：生物通 / 2016-11-02 07:58:03
在基因之間的DNA片段，散布著重復(fù)序列，曾經(jīng)被認為是“基因組垃圾”，但現(xiàn)在科學(xué)家們了解到，一些這樣的垃圾DNA并不是無害的。
來自北卡羅來那大學(xué)（UNC）Lineberger綜合癌癥中心的研究人員報道稱，某些短的DNA重復(fù)序列，或“垃圾DNA”，在尤文肉瘤的發(fā)展中起著重要的作用，這是一種罕見的骨與軟組織腫瘤，在兒童和青少年中最常見。
IanJ.Davis博士說：“有些人可能仍然認為這些非編碼序列是垃圾序列；它們的確不起什么作用，只是基因組更著名部分的隨處者。但是我們發(fā)現(xiàn)，這些重復(fù)序列基于它們與不成熟細胞共有的特性，有助于尤文氏肉瘤的發(fā)展?！?
對于大多數(shù)尤文氏肉瘤患者來說，他們的腫瘤有一個突變，可產(chǎn)生一個新的基因稱為EWSR1-FLI1。該基因可編碼一種突變蛋白，稱為癌基因，可驅(qū)動癌癥。但事實證明，該突變蛋白不能單獨起作用。
UNCLineberger綜合癌癥中心的研究人員發(fā)現(xiàn)，DNA的特定狀態(tài)可增強對致癌蛋白攻擊的敏感性。特別是，DNA重復(fù)序列與一類組蛋白相互作用，后者就像一個線軸，DNA包裹在它周圍，為腫瘤蛋白提供一個機會性的環(huán)境。在某些位點上，DNA更“開放”或在組蛋白線軸的周圍打開，使它們更容易接近致癌蛋白。
Davis和他的合作者們發(fā)現(xiàn)，某些重復(fù)DNA序列與尤文氏肉瘤中的組蛋白相互作用的方式，與干細胞有著驚人的相似，干細胞是不成熟的細胞，可以成為多種類型的細胞。他們認為，干細胞中這些重復(fù)位點上垃圾DNA和組蛋白相互作用的方式，可讓致癌蛋白與DNA相互作用，從而改變了許多基因表達的方式。
Davis說：“我們發(fā)現(xiàn)，干細胞中的基因組的組織方式有一個新特征，而這最終解釋了這些不成熟的細胞和尤文肉瘤的發(fā)展之間的聯(lián)系。我們認為這是致癌基因利用現(xiàn)有環(huán)境的一種方式，并對于“為什么癌癥在其發(fā)展過程中可能有一個非常特定的窗口”提供了一些見解。這有點像種子和土壤的關(guān)系。癌蛋白的“種子”只能在正確的干細胞“土壤”中才能形成癌癥。
這些發(fā)現(xiàn)是基于Davis等人以前的研究，他們此前發(fā)現(xiàn)癌蛋白會移動到某些非編碼、重復(fù)的DNA序列——這些重復(fù)的部分，一直是科學(xué)和進化爭論的一個來源，并在同一時間，被稱為“垃圾DNA”。在這些位點上，致癌蛋白有助于使這些位點上的DNA保持“開放”狀態(tài)，從而讓附近的基因被讀取并作為蛋白質(zhì)的建設(shè)藍圖。涉及腫瘤發(fā)展的許多基因位于這些重復(fù)的DNA位點附近。
雖然蛋白傾向于移動是眾所周知的，但是研究人員無法解釋“為什么它移動到某些重復(fù)序列，卻不移動到其他相同的區(qū)域，為什么癌蛋白不能夠在任何類型的細胞中起作用”。
NicholasGomez博士說：“我們實驗室先前的研究已經(jīng)證明，在這些重復(fù)的DNA區(qū)域，染色質(zhì)的可及性有所增加。我們不知道的是，干細胞中這些區(qū)域的狀態(tài)。有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)，在間充質(zhì)干細胞中有著最高可及性的那些重復(fù)區(qū)域，可預(yù)測腫瘤中癌蛋白可能會結(jié)合的區(qū)域。”
現(xiàn)在，Davis和他的同事們都集中在確定某種療法，可以改變尤文肉瘤癌基因所靶定的染色質(zhì)。作為一個兒科腫瘤學(xué)家，Davis旨在通過研究，更好的理解、并可能改善這種癌癥的治療。
他說：“我看到臨床上難以治療和往往無法治愈的癌癥兒童，以及可治愈的癌癥兒童，需要幾個月或有時幾年的毒性化療。這些疾病和療法對兒童及其家庭的影響是深刻的。這給了我一個特別的動力，在實驗室開展研究，進一步了解這些疾病，并使用這些信息來嘗試推進治療。”
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