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定义癌症突变:破坏基因组3D相互作用的突变

2019.1.30
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chloe

随遇而安

  在细胞中,DNA紧密地包裹在蛋白质周围,并以一种复杂的3D结构包装,我们称它们为“染色质”。染色质不仅可以保护我们的遗传物质不受损伤,而且通过调节基因组在3D空间的表达来组织整个基因组:展开呈现给细胞基因表达机器,然后再将它们卷回去。

  在3D染色质结构中,一些区域被称为“拓扑关联域(TADs)”。这些区域包含数千到数百万个DNA碱基,它们在物理上相互作用,表明一些基因可能在一起工作。自从2012年首次被发现以来,TADs的功能还没有被完全了解,但是人们知道,破坏TADs会破坏基因调控,可能是癌细胞用来改变基因表达的一种机制。

  现在,瑞士洛桑联邦理工学院的Elisa Oricchio和洛桑大学的Giovanni Ciriello合作,发现了特定基因突变导致TADs内相互作用发生改变。该基因被称为EZH2,通常参与基因转录抑制。事实上,EZH2突变对肿瘤发生起着关键作用,甚至可以用它作为几种不同类型癌症的诊断标志物。

  科学家们研究了EZH2的功能突变。这种类型的突变加剧了帮助肿瘤细胞生长的基因功能。在这里,研究人员发现,EZH2并不是随机作用于基因组,而是有限作用于特定的TADs。

  突变的EZH2会使整个区域关闭,那些通常可以抑制肿瘤的基因也随之被关闭了。在他们的研究中,多个基因的缺失协同加速了肿瘤的发展。当研究人员用药物抑制突变的EZH2时,所有功能都恢复了。

  这项研究首次揭示了,突变的EZH2不仅仅影响一个基因,而是影响整个染色质结构域,改变了这些结构域中抑癌基因的相互作用和表达。

  “这项研究强调了细胞核基因组的3D组织结构,更好地理解了癌细胞突变是如何利用这些组织结构来支持肿瘤生长,”Elisa Oricchio说。“阻断EZH2致癌活性的药物抑制剂目前正在临床试验中,本研究为了解其治疗潜力提供了有力证据。”

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