科學家發現奇怪的DNA結構可能推動新癌症療法的發展
拉霍亞免疫學研究所(LJI)的科學家們發現了TET酶的損失如何導致B細胞淋巴瘤。他們的研究發表在《自然-免疫學》上,有可能為設計針對許多癌症中惡性細胞的藥物治療策略帶來機會。
這項新研究由LJI癌症免疫治療中心的Anjana Rao教授(博士)領導,實驗由LJI講師Vipul Shukla博士(即將成為西北大學的副教授)和加州大學圣迭戈分校研究生Daniela Samaniego-Castruita領導。
這項新研究幫助科學家最終將癌細胞中的兩個危險現象聯繫起來。
在以前的研究中,科學家們在許多血癌和實體癌患者身上發現了導致TET酶失去功能的突變。研究人員還發現,基因組的不穩定性,如DNA代碼中的雙鏈斷裂,是癌細胞的一個共同特徵。在這個項目中,科學家們探索了TET缺乏與基因組不穩定性有關的一種潛在方式。
Shukla說:“這項研究提供了關於該領域一個重要問題的見解。”
通過研究淋巴瘤的小鼠模型,研究人員發現,刪除成熟B細胞中的TET2和TET3酶對B細胞的穩態產生了巨大的影響。Samaniego-Castruita說:“TET缺陷的小鼠患上了淋巴瘤,我們觀察到與基因組不穩定性有關的標記增加,如雙鏈斷裂。”
研究小組隨後進行了基因組分析,以尋找在分子水平上發生的事情的線索。他們看到,如果沒有TET2和TET3,DNA變得充滿了不尋常的DNA結構,稱為G-四鏈體和R-環。
DNA通常有兩條相互平行的鏈。當由RNA組成的第三條鏈滑入並迫使兩條DNA鏈之間出現間隙時,就會出現R環。G-四鏈體的作用就像DNA鏈上的結。當細胞試圖讀取DNA代碼並保持細胞正常工作時,R-環和G-四鏈體都使原來的兩條DNA鏈難以”解壓”。
Shulka和Samaniego-Castruita深入研究了這些DNA結構,這要感謝拉霍亞研究所的Tullie和Rickey家族SPARK免疫學創新獎的資助。Shukla說:“這些結構代表了DNA中比其他區域更脆弱的部位。通過這項研究,我們發現TET酶也許與這些結構的調節有關,這反過來可以解釋在沒有TET酶的情況下獲得基因組不穩定性的一種機制”。”
當涉及到B細胞惡性腫瘤時,G-四鏈體和R-環似乎是告訴TET突變和危險的基因組不穩定性之間的一個缺失環節。
那麼,如果G-四鏈體和R-環造成了問題,是否有辦法阻止它們的形成?Shukla和Samaniego-Castruita觀察到,DNMT1在TET缺陷的B細胞中被上調。DNMT1是一種關鍵酶,負責維持DNA上被稱為“DNA甲基化”的標記。DNA甲基化是基因組中一個重要的調控標記,通常通過TET酶的活動被移除。
如果沒有TET酶,DNA甲基化標記的正常給與就會被打破。因此在他們的下一個實驗中,科學家們還刪除了TET缺陷的小鼠B細胞中的Dnmt1基因,以測試G-四鏈體和R-環的水平是否能在刪除DNMT1蛋白後發生改變。
事實上,刪除DNMT1與侵略性B細胞淋巴瘤的發展有明顯的延遲。Samaniego-Castruita說,刪除DNMT1也與G-四鏈體和R-環的水平下降有關。
研究人員強調,調節G-四鏈體和R-環可能只是TET酶控制基因組穩定性的一種方式。還有更多的工作要做,以揭示導致TET缺陷的細胞在DNA中積累這些神秘結構的精確步驟。有一天,該團隊希望能製定出戰略,通過這些戰略,G-四鏈體和R-環可以成為幫助癌症患者的目標。
隨著Rao實驗室繼續研究TET酶的影響,Shukla將在今年冬天加入西北大學細胞和發育生物學系的教師隊伍。他計劃成立自己的實驗室,專注於研究DNA的替代結構構象。