当被“垃圾”DNA堵塞后,癌症就跟着来了

时间:2022年7月21日
来源:Institute of Cancer Research

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科学家发现,非编码的“垃圾”DNA远不是无害和惰性的,可能会导致癌症的发展。

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他们的研究表明,非编码DNA是如何阻碍我们基因组的复制和修复的,这可能会导致突变的积累。

此前已经发现,DNA的非编码或重复模式——约占我们基因组的一半——可能会破坏基因组的复制。

但到目前为止,科学家们还不了解其潜在机制,也不知道它是如何导致癌症发展的。在这项新研究中,伦敦癌症研究所的科学家们在试管中重组了DNA复制的整个过程,以便更全面地了解它。

研究人员能够描述在复制过程中重复的DNA模式是如何复制的,以及它们如何能够完全停止复制——增加错误的风险,这可能是癌症的早期驱动因素。这些重要的知识可能最终导致更好的药物和治疗。

研究人员认为,这项工作还可以帮助改善一些癌症的诊断和监测,比如肠癌,在复制重复的DNA序列时,常见的错误可以显示癌症是否在恶化。

这项发表在《Nature Communications》杂志上的研究由惠康基金会和英国皇家学会资助,癌症研究所(ICR)也提供了额外的支持。

慈善和研究机构ICR的科学家发现,当DNA复制机制遇到重复的DNA时,它能够解开DNA链,但有时无法复制相反的DNA链。这个错误可能会导致复制停止,导致复制机制崩溃,就像DNA损伤引起的那样。

这一发现让科学家们相信,重复的DNA序列可能会触发损伤反应信号,表明DNA复制出现了错误,需要修复。

众所周知,DNA损伤和随之而来的基因组不稳定会促进癌症的形成和发展,因此这项研究加强了垃圾DNA和癌症之间的联系。

正是ICR的科学家们在20世纪60年代首次提供了确凿的证据,证明DNA损伤是癌症的根本原因。在21世纪初,ICR的研究人员展示了一种叫做PARP抑制剂的药物,可以从基因上靶向治疗具有DNA修复突变的癌症。

我们的研究人员现在希望,通过提高对DNA复制以及它如何出错的理解,可能会找到治疗这种疾病的新方法。

该研究的负责人、伦敦癌症研究所基因组复制团队的负责人吉迪恩·科斯特博士说:

“我们想了解为什么细胞复制重复的DNA序列比基因组的其他部分更困难。我们的研究表明,所谓的“垃圾DNA”实际上在细胞中发挥着重要的、潜在的破坏性作用,它阻止DNA复制,并可能为癌变突变打开大门。

“我们现在认为,重复的DNA序列引发的反应与DNA损伤引发的反应非常相似,我们知道,DNA损伤会导致癌症。因此,我们的研究从根本上推进了我们对癌症的理解,我希望它能帮助我们在未来找到新的治疗方法。”

伦敦癌症研究所首席执行官克里斯蒂安·赫林教授说:

“这项研究帮助解开了垃圾DNA的谜团——展示了这些重复的序列如何阻止DNA复制和修复。这种机制可能在癌症的发展过程中发挥作用,成为基因不稳定的原因——尤其是当癌细胞开始更快地分裂,从而使DNA复制过程处于更大的压力下。

“如果我们想找到利用癌细胞的根本弱点来治疗癌症的创新方法,了解基因突变和不稳定性的潜在机制是至关重要的。”

Corella S. Casas-Delucchi, Manuel Daza-Martin, Sophie L. Williams, Gideon Coster. The mechanism of replication stalling and recovery within repetitive DNA. Nature Communications, 2022; 13 (1)        



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