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“垃圾DNAr电影在线”是一把双刃剑,好的一面有抗癌潜力

医学研究 2022-02-25 21:52:07

Credit: Pixabay/CC0公共领域 罗切斯特生物学家展示了自私的遗传因素如何导致肿瘤,也可能引发癌细胞的死亡

自私的基因元素曾经被认为只是基因组的寄生虫

但是罗切斯特大学的研究人员发现,这种所谓的“垃圾DNA”实际上可能是预防肿瘤的关键

研究人员,包括多丽丝·约翰·切里生物学教授维拉·戈尔布诺娃;生物学教授Andrei Seluanov戈尔布诺娃实验室前博士后研究员杨钊在《自然免疫学》上发表论文称,盲鼹鼠利用被称为反转座子的自私基因元件来保护自己免受癌症的侵害

这些发现为杀死癌细胞的机制提供了新的见解,并可能有助于开发人类未来的癌症治疗方法

该论文的主要作者赵说:“反转录转座因子传统上被认为是诱发癌症和加速衰老的诱变剂。”

“然而,我们的新研究表明,反转座因子实际上可以抑制肿瘤

" 自私的遗传因素:没那么自私? 人类基因组中充斥着自私的基因元素——重复的元素似乎并没有给宿主带来好处,而是试图通过在宿主基因组中插入新的拷贝来繁殖自己

反转座子是人类发现的最普遍的自私基因元件;大约45%的人类基因组是由反转座子组成的

这些自私的遗传因素可能是古代病毒的残余,会导致有害的突变和炎症,这是与年龄相关的疾病的标志

然而,正如Gorbunova、Seluanov和赵在他们最近的论文中所报道的那样,他们发现反转座子是一把双刃剑:如果不加以控制,它们会对基因组造成严重破坏

但它们也可能触发杀死快速增殖细胞的机制——导致肿瘤的细胞类型

戈尔布诺娃说:“几十年来,人们一直关注反转座子诱发肿瘤的坏的一面,因为转座子在肿瘤中的活性通常更高。”

“我们表明这种升高的转座子活性实际上是生物体用来识别和杀死癌细胞的手段

" 关键是要在激活和抑制反转座子之间保持平衡,Gorbunova把这比作训练一只看门狗:你想训练一只看门狗来提醒你并防御入侵者,但你也不想狗盲目地咬它接触到的每一个人

瞎眼鼹鼠提供了特别的见解 Gorbunova和Seluanov长期以来一直在研究长寿动物的长寿和抗病能力

他们专注于啮齿动物,因为它们在基因上与人类相似,寿命也各不相同

了解为什么某些啮齿动物具有抗癌能力,为科学家揭示可能适用于人类的抗癌机制提供了线索

一种这样的啮齿动物是盲鼹鼠,一种在地下洞穴中度过一生的小物种

盲鼹鼠对于它们这种体型的啮齿动物来说,寿命特别长;它们可以活21年,这几乎是老鼠等类似大小啮齿动物的五倍

他们的长寿通常归因于他们对癌症和其他与年龄相关的疾病的卓越抵抗力

Gorbunova和Seluanov之前发现,盲鼹鼠通过激活“协同细胞死亡”来预防癌症,但其机制仍是个谜

现在,研究人员认为反转座子可能是这个谜题的关键部分

为什么呢?因为他们发现盲鼹鼠已经进化到利用反转座子杀死癌细胞

啮齿动物天然表达低水平的一种叫做脱氧核糖核酸甲基转移酶1的酶

细胞分裂后,DNMT1修饰每个新的DNA链来控制基因表达,包括沉默反转座子

如果细胞复制太快,就像癌细胞一样,DNMT1水平低意味着DNMT1跟不上,反转座子更活跃

对于盲鼹鼠来说,这可能是一件好事:反转座子通过在细胞细胞质中积累来模仿病毒感染,从而引发免疫反应,杀死正在快速繁殖的细胞

利用人类细胞中反转座子的力量 最初,研究人员认为利用反转座子的机制是盲鼹鼠独有的

然而,他们在人体组织细胞中发现了同样的机制

当他们降低人类脱氧核糖核酸甲基化酶1的水平或增强反转座子的激活时,他们能够杀死快速增殖的细胞

研究人员仍然需要弄清楚失明的鼹鼠是如何在激活和抑制反转座子之间取得平衡的

然而现在,他们将关注自私的遗传因素的力量,嗯,不那么自私

戈尔布诺娃说:“尽管人类还没有进化到像盲鼹鼠一样利用转座子,但我们的论文表明,类似的机制确实存在于人类中。”

“我们可以利用这些信息,通过开发更具选择性的治疗方法,增强已经存在的细胞机制和过程,来抑制癌细胞的生长

"

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