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Nature发现癌细胞恶化全新机造:一类恶性循环的“甜甜圈”DNA


丽江乐投letou生物报路:脱氧核糖核酸DNA不仅在序列上保留有遗传信息,,,, ,,,状态结构也拥有遗传性。。 。。 。

来自加州大学圣地亚哥分校,,,, ,,,斯坦福大学和霍华德休斯医学钻研所的科学家们在之前钻研的启迪下,,,, ,,,合作实现了一项最新钻研,,,, ,,,在癌细胞中发现了一类状态如甜甜圈,,,, ,,,拥有分歧个性的染色体表DNA(ecDNA),,,, ,,,这些ecDNA能够扭转癌症有关癌基因的表白方式;;;;;推进侵略性的恶性行为;;;;;并在肿瘤急剧发展和抵抗威胁(例如化学疗法,,,, ,,,放射疗法和其他疗法)等方面阐扬关键作用。。 。。 。

这一钻研发现颁布在11月20日的Nature杂志上。。 。。 。由霍华德休斯医学院的Howard Y. Chang教授,,,, ,,,加州大学圣地亚哥分校Vineet Bafna教授等人共同实现。。 。。 。其中Chang教授诞生于台湾,,,, ,,,毕业于哈佛大学,,,, ,,,现任斯坦福大学首席钻研员。。 。。 。

文章作者,,,, ,,,加州大学教授Paul S. Mischel暗示:“这是一种范式转变(paradigm-shift)。。 。。 。癌症ecDNA的状态分歧于正常的DNA,,,, ,,,这对于解析癌症生物学和临床影响拥有极度沉要的意思。。 。。 。”

DNA状态

人类DNA通常形成长而扭曲的双螺旋结构,,,, ,,,其中约莫30亿个碱基对组成了23对染色体,,,, ,,,它们被事业般地挤压到每个均匀直径只有6微米的细胞核中(若是发展,,,, ,,,单个细胞核中的所有DNA都将延长约莫至六英尺,,,, ,,,一幼我体内的所有DNA加起来的长度超过70亿英里,,,, ,,,约莫是太阳系直径的两倍)。。 。。 。

在人类和其他真核生物中,,,, ,,,正常的DNA通过将其缜密包裹在组蛋白八聚体的蛋白质复合物簇中而缜密地包裹在细胞核中。。 。。 。为了接见和读取DNA的遗传指令,,,, ,,,细胞依附酶和复杂的机新反切割和移动碎片,,,, ,,,一次只能接见一部门。。 。。 。

钻研人员汇报说,,,, ,,,癌细胞与细菌拥有某些类似之处,,,, ,,,细菌通常更容易形成环状DNA。。 。。 。为了钻研ecDNA的状态若何影响职能,,,, ,,,钻研团队开发了致癌染色体表DNA结构图,,,, ,,,从中他们发现,,,, ,,,癌症中的环状ecDNA只管缠绕在蛋白质主题周围,,,, ,,,但依然能够接见到,,,, ,,,从而产生更多的接见点,,,, ,,,急剧转录和表白遗传信息。。 。。 。这一职能使肿瘤细胞可能天生大量推进成长的癌基因,,,, ,,,并且更快地进化,,,, ,,,对不休变动的环境和潜在威胁做出更有力的反映。。 。。 。

Mischel说:“通过证明ecDNA是环状的,,,, ,,,而后说明其表观遗传组织,,,, ,,,我们发现了极度壮大的职能。。 。。 。人类癌细胞中这种怪异的状态与正常人的DNA齐全分歧。。 。。 。它的确为拧紧的癌症基因组和表观基因组的3D组织提供了新的理解点,,,, ,,,理解某些肿瘤细胞为何如此拥有攻击性提供了结构基础。。 。。 。 ”

系列钻研

该发现基于2017年颁发的钻研汇报,,,, ,,,那篇汇报称,,,, ,,,编码癌基因的环状DNA短片段比以前以为的要普遍得多:在近一半的人类癌症中都有发现,,,, ,,,但在正常细胞中很少,,,, ,,,因而可能在肿瘤进化,,,, ,,,和抵抗化疗等方面阐扬作用。。 。。 。

通常以为染色体表的DNA很罕见,,,, ,,,但是在2014年的一篇论文中,,,, ,,,Mischel及其同事发现,,,, ,,,ecDNA通过使肿瘤迅速扭转其所含癌基因的量,,,, ,,,在某些脑癌耐药性中表演了沉要角色,,,, ,,,并且还能决定一个细胞是否会转变为癌细胞。。 。。 。这一发现使癌症生物学家感应惊讶,,,, ,,,他们持久以来一向将沉点更多地放在了哪些基因推进癌症上,,,, ,,,而不是这些基因的定位。。 。。 。

最新发现越发强调了癌细胞没有依照真核细胞一样的生物学规定阐扬作用,,,, ,,,它们不是通过割裂成遗传上一样的子细胞(这一过程称为有丝割裂,,,, ,,,所有真核生物都是这样割裂成成对染色体),,,, ,,,将DNA传递给下一代,,,, ,,,而是类似于细菌,,,, ,,,通过将ecDNA看似随机地分配给子细胞,,,, ,,,从而子细胞通过这种机造在一次细胞割裂中获得多个癌性拷贝。。 。。 。这是一个截然分歧的遗传过程,,,, ,,,能够实现更快的进化和遗传扭转。。 。。 。

在最新论文中,,,, ,,,钻研团队选取了一系列先进技术,,,, ,,,好比超微结构电子显微镜,,,, ,,,远程光学作图和全基因组测序推算分析等。。 。。 。

“我们使用了很多定造序列分析工具,,,, ,,,蕴含Amplicon Architect和Amplicon Reconstructor,,,, ,,,它们通过全基因组测序和光学图谱来沉建ecDNA结构,,,, ,,,并将这些沉建的结构作为框架,,,, ,,,对表观遗传数据分层,,,, ,,,分析染色体DNA内部和表部之间的差距,,,, ,,,”Bafna说。。 。。 。

钻研沉点:

1.钻研人员描述了人类肿瘤细胞中大量发现的染色体表DNA(ecDNA),,,, ,,,它们状态类似于甜甜圈,,,, ,,,拥有分歧的个性。。 。。 。
2.ecDNA加强了癌细胞的扩增性,,,, ,,,扭转了癌基因的表白方式,,,, ,,,推进了侵略性行为,,,, ,,,并在肿瘤急剧发展和抵抗医治等方面阐扬了关键作用。。 。。 。
3.这些发现对于理解癌症的异常生物学以及开发新的,,,, ,,,更有效的疗法都拥有沉要意思。。 。。 。


参考文件:

Targeted Therapy Resistance Mediated by Dynamic Regulation of Extrachromosomal Mutant EGFR DNA

Extrachromosomal oncogene amplification drives tumour evolution and genetic heterogeneity

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