美國斯坦福大學醫學院的科研人員一項新研究發現,在超過半數人類癌癥中以高水平存在的一種蛋白質通過阻斷少數幾個參與DNA包裝與細胞死亡的基因的表達,從而驅動著細胞的生長。
這組科研人員發現,這種稱為Myc的蛋白質通過一種稱為微RNA的微小的調控分子起作用,抑制這些基因的表達。這標志著Myc控制的基因的一個子集首次被發現是這種蛋白質的致癌功能的關鍵參與者,并且提示了對于Myc依賴型癌癥的新的治療靶標。
“這是思考微RNA以及染色質包裝在癌癥中的作用的一種不同的方式,”醫學博士、理學博士、腫瘤學與病理學教授DeanFelsher說。“我們非常吃驚地發現一種微RNA的過度表達可能模仿Myc的致癌效應。”
這組科研人員識別出的這些基因制造蛋白質從而管理細胞通過分裂進行自我更新、進入一種稱為衰老的休息狀態,或者通過細胞程序化自殺永遠退役。這些過程的精細控制對于控制或清除可能危險的腫瘤細胞是必要的。
為Myc蛋白編碼的基因是著名的強致癌基因——致癌基因是用于描述突變或不正常表達的時候會導致癌癥的基因的一個術語。它調控著一個細胞的大約1萬個基因和微RNA的表達。科學家長久以來知道,讓Myc失去活性或者阻斷它的表達,能夠導致依賴Myc的癌細胞停止生長或死亡,還會導致患Myc依賴型實體癌的小鼠的腫瘤消退。這種依賴現象稱為癌基因成癮。
微RNA是小型的RNA分子(只有大約22個核苷酸),它和Myc一樣,可以調控基因表達。此前的研究已經證明了Myc過度表達導致了稱為miR-17-92的一族微RNA的水平增加。
“多年來人們已經知道Myc調控著微RNA的表達,”Felsher說。“但是不清楚這與Myc的致癌功能的關系是怎樣的。”
Li發現,miR-17-92的表達被鎖定在“開”的位置上的Myc依賴型癌細胞——不論是在實驗室培養皿中生長的還是作為腫瘤在小鼠體內的——會不斷分裂,甚至在Myc表達被阻斷后也是如此。這提示Myc通過這個微RNA族起作用,從而施加它的致癌作用。
Li然后尋找了受到Myc過度表達影響和受到miR-17-92影響的基因的重合部分。這個研究組在這些基因中發現了大約401個基因同時因為Myc和miR-17-92而表達增加或者受到抑制。他們選擇把重點放在那些被抑制的基因上,因為這些基因表現出了對微RNA的平均更多的結合部位。他們進一步篩選出了被超過1個miR-17-92結合部位調控的15個基因。
在這些基因中,有5個引人注目。其中4個基因為已知調控DNA如何緊密地圍繞蛋白質包裹起來(形成了稱為染色質的復合體)的蛋白質編碼。這種包裝對于讓DNA放進細胞核具有必要性,但是這讓調控轉錄的蛋白質難以訪問基因。這4種受到Myc和miR-17-92控制的蛋白質通過調控這個染色質的基因的可訪問性從而影響細胞的增殖和衰老。之前從未識別出它們是Myc和miR-17-92的靶標。
第5個基因為一種稱為Bim的蛋白編碼,它能誘導細胞程序化死亡,即細胞凋亡。這種細胞自殺路徑被身體用于清除受損或者不需要的細胞。此前有人報告說,Bim的表達受到了miR-17-92的影響。
值得注意的是,所有這些蛋白已知都能影響細胞增殖、進入細胞周期的一種休息狀態或者細胞凋亡,這部分是通過允許或禁止訪問染色質中的緊密包裹的DNA段起作用的。
“Myc仍然是基因轉錄和表達的一個通用放大器,”Felsher說。“但是我們的研究表明癌的狀態的維持依賴于一個更專注的機制。”
最后,Li和他的同事證明了抑制這5個目標基因的表達能有效模仿Myc過度表達,這部分緩解了Myc失去活性的影響。至多30%的培養的Myc依賴型癌細胞在缺乏Myc表達的情況下繼續生長(相比之下只有11%的對照細胞繼續生長),而小鼠的腫瘤在數周時間里或者沒能消退,或者出現了復發。
“腫瘤學的尚未得到解答的最大的問題之一是致癌基因如何導致癌癥,以及你是否能夠用另一種基因產品替換一個致癌基因,”Felsher說。“這些實驗開始揭示出Myc如何影響細胞的自我更新的決定。這也可能幫助我們瞄準對癌表現型有貢獻的Myc過度表達的這些方面。”
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