两项研究：癌细胞劫持了DNA的三维结构

时间：2021-05-12 00:00:00 来源：网络整理

在癌症中，很多生物学原理都出错了:基因突变，分子过程发生了巨大变化，细胞无法控制地增殖，形成我们称之为肿瘤的全新组织。在不同程度上，很多事情都会出问题，而这种复杂性正是癌症难以研究和治疗的部分原因。

因此，癌症研究人员理所当然地将注意力集中在所有癌症的起源:基因组。如果我们能了解DNA水平上发生了什么，那么也许有一天我们不仅可以治疗癌症，甚至可以完全预防癌症。

这一努力使得来自欧洲医学院和瑞士洛桑大学(UNIL)的一组研究人员在癌症中发生的一种关键的基因变异方面取得了突破性的发现。Elisa Oricchio (EpFL)小组和Giovanni Ciriello (UNIL)小组合作，使用了一种基于新算法的方法来研究癌细胞如何重组其DNA的3D结构，以提高称为“致癌基因”的促癌基因的活性。这项研究发表在《自然遗传学》和《自然通讯》两份期刊上。

这项研究的重点是染色体，我们的DNA被包装在那里，以及染色体是如何在细胞核的狭小空间中组织的。考虑到我们体内数十亿个细胞中的每一个都含有大约两米长的DNA，我们进化出适当储存DNA的机制是可以理解的。这种机制包括将DNA缠绕在一种叫做组蛋白的特殊蛋白质上，就像一根缠绕在溜溜球上的绳子。

由此产生的超级包装和良好保护的dna -蛋白质复合体称为染色质。染色质的多个单位构成了我们所知的染色体结构。正常情况下，每个细胞携带23条染色体，每条染色体有两个副本，但在癌细胞中，它们的结构和组织发生了变化。例如，8号染色体的一个副本可以附着在14号染色体的一个副本上。此外，染色体可以具有更宽松或更紧凑的结构，这取决于称为“表观遗传标记”的化学修饰。

研究人员研究了特定表观遗传标记的变化如何改变染色体结构和促进肿瘤生长的基因(即致癌基因)的表达。

UNIL的Giovanni Ciriello团队开发了一种名为考尔德(Calder，以美国雕塑家亚历山大·考尔德(Alexander Calder)命名)的新算法方法，用以追踪基因组区域在细胞核中彼此之间的位置。Ciriello说:“我们用考尔德比较了一百多个样本中基因组的空间组织。”“但这种组织不是静态的，就像亚历山大·考尔德(Alexander Calder)的移动雕塑一样，它可以重新排列自己的作品。”研究人员利用考尔德追踪染色质区域，这些区域由于表观遗传标记的改变而从细胞核的一个区域“移动”到另一个区域。

同时，Oricchio在EpFL的团队使用Calder来追踪正常和b细胞淋巴瘤细胞中染色质3D结构的变化。他们发现，在淋巴瘤细胞中，特定的表观遗传变化导致染色质区域在细胞核的不同区域重新定位，从而导致新的局部相互作用，过度激活致癌基因的表达。

他们还发现，当来自不同染色体的两个片段被断开并交换时，它们呈现出与正常拷贝不同的3D结构。重要的是，这些3D结构的变化对应着不同的表观遗传标记，并诱导了支持肿瘤细胞扩增的基因的高表达。

Oricchio说:“大多数时候，我们认为DNA是一个长而线性的分子，直到最近我们才开始了解它的3D组织是如何在癌细胞中发生改变的。”“考虑细胞核内DNA的空间组织，为理解肿瘤细胞如何起源，以及表观遗传标记的治疗调节如何阻止肿瘤进展提供了一个新的透镜。”

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