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“甜甜圈型”DNA让癌症更具侵略性

2020-07-04 23:26 来源:世界品牌网

This image taken by a scanning electron microscope shows chromosomes (blue arrow) and ring-shaped DNA (orange arrow)这张由扫描电子显微镜拍摄的图像显示了染色体(蓝色箭头)和环状DNA(橙色箭头)。

一项新的研究表明,癌细胞之所以具有破坏性,可能与独特的“甜甜圈状”DNA有关。

这项发表在11月20日的《自然》杂志上的研究发现,在一些癌细胞中,DNA不像在健康细胞中那样堆积成线状结构相反,遗传物质会折叠成环状,使癌症更具侵略性。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的病理学教授、该研究报告的共同作者保罗·米歇尔说:“DNA不仅以其序列表达信息,还以其形状表达信息。”

你可能还记得生物课上讲过,我们的大多数DNA都紧紧地包裹在细胞核内的染色体结构中。几乎所有的细胞都有23对染色体,每对染色体由大约6英尺(1.82米)长的DNA组成,DNA紧紧地缠绕在充当支架的蛋白质群上。

这种拥挤的结构使得一些基因可以被“阅读”并执行遗传指令的分子所访问,而另一些基因则可以隐藏起来。其结果是高度调控的机制,阻止细胞执行不需要的遗传指令和以不稳定的方式复制(创造新的“子细胞”)。

米歇尔告诉《生活科学》杂志:“我们对遗传学的了解表明,细胞的变化应该是缓慢的。”但几年前,米歇尔和他的团队发现,在一种叫做胶质母细胞瘤的脑癌中,肿瘤“似乎能够以一种毫无意义的速度变化”。当肿瘤细胞分裂成子细胞时,它们似乎以某种方式放大了癌基因的表达可以将正常细胞转化为癌细胞的基因。

 

事实证明,这些放大的致癌基因副本中的一些已经“脱离了染色体的束缚”,米歇尔说。根据作者在杂志上发表的一篇论文,在从染色体中挣脱出来后,它们挂在细胞内的其他DNA片段上 。他们随后发现,这些“染色体外”的DNA片段(ecDNA)实际上存在于近一半的人类癌症中,但很少在健康细胞中被检测到 自然在2017年。

在这项新的研究中,他们发现了为什么ecDNA如此健壮。结合成像和分子分析显示,这些DNA片段被蛋白质包裹成环状,类似于在细菌中发现的环状DNA。

这种环状结构使细胞的机器更容易获取大量的遗传信息包括致癌基因-因此它可以快速转录并表达它们(例如,指示一个健康的细胞癌变),米歇尔说。这种容易获得的特性使得肿瘤细胞能够产生大量的促癌基因,快速进化,容易适应变化的环境。

更重要的是,研究人员发现,与健康细胞按常规和预期的方式将其基因分配给子细胞不同,这些癌细胞的ecDNA是随机分布的。Mischel说,这就像“一个输送大量致癌基因的工厂”,导致一些子细胞在单个细胞分裂中接收到多个致癌基因副本。

“这是一个非常令人兴奋的研究,”西北大学Lurie癌症中心癌症基因组中心主任冯岳说,他没有参与这项研究。“这项工作代表了ecDNA在人类癌症中如何促进肿瘤形成的概念上的进步。”

米歇尔和其他一些研究报告的作者是无限生物公司的联合创始人,该公司正在研究基于ec-DNA的疗法。该研究的合著者Vineet Bafna也是该公司的联合创始人之一,并持有该公司数字蛋白质组学的股份,但作者声称这两家公司都没有参与这项研究。



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