DNA甲基化与长链非编码RNA如何调控癌症生长
DNA甲基化调控基因表达,和细胞的增殖密切相关,癌变细胞抑癌基因位点上往往发生过度甲基化,导致抑癌功能丧失,癌细胞恶性增殖;而基因组其他位点甲基化存在去甲基化现象,因此错误的甲基化修饰会导致肿瘤过度生长和功能障碍。
肿瘤细胞的恶性增殖往往伴随DNA水平的低甲基化,有学者推测可能是组蛋白修饰或DNA甲基化相关酶发生突变,但是越来越多的研究表明,无论正常细胞还是癌变细胞,这类酶的突变是非常少见的,因此,导致低甲基化的真正原因仍有待研究。
研究发现长链非编码RNA(IncRNAs)在健康细胞中要比癌细胞中表达水平高,那么问题就来了,IncRNAs在甲基化调控中发挥了什么作用?
DNA甲基化,是指甲基转移到核酸中胞嘧啶的反应过程,依赖于DNA甲基转移酶催化,哺乳动物体内存在三种不同的转移酶。Khalil研究组聚焦于其中一种转移酶DNMT1,并根据Cancer Genome Atlas数据库找到了和DNMT1相关的特异lncRNA。并利用慢病毒系统将DACOR1(一种IncRNAs)重新导入肠癌细胞后,发现癌细胞DNA恢复甲基化,并逐渐导致癌细胞增殖停滞。Khalil研究组进一步确认,DACOR1靶向150个基因,其中包括结肠癌中甲基化出现变化的31个位点。
癌细胞破坏IncRNAs,从而改变基因甲基化模式,Khalil研究IncRNAs调控DNA甲基转移酶机制将给癌症治疗带来新的思路,来自华盛顿大学的计算生物学家Christopher Maher(未参与该项研究)对此给予高度评价,并表示不仅是结肠癌,该机制或许可以推广到其他类型癌症治疗上。
1)正常细胞:DNA甲基转移酶(DNMT1)和DACOR1(IncRNAs)相互作用,调控DNA甲基化;(2)癌变细胞:DACOR1(IncRNAs)被降解,导致DNA甲基转移酶(DNMT1)失活,无法调控DNA甲基化,癌细胞恶性增殖更不受控制;(3)把外源DACOR1(IncRNAs)转入癌变细胞,DNA甲基转移酶(DNMT1)被激活,重新促进DNA甲基化和基因表达,延缓癌变细胞增殖速度。
原文链接:C.R. Merry et al., “DNMT1-associated long non-coding RNAs regulate global gene expression and DNA methylation in colon cancer,” Hum Mol Genet, 24:6240-53, 2015.