過度的DNA復制及其對抗癌癥的潛在用途
DNA過度復制是一種可能對增殖細胞造成破壞性后果的現象。當基因組的一部分被復制不止一次時,細胞遭受“基因組不穩(wěn)定性”(染色體的結構,組成和/或數量的改變),并且該過程產生異常細胞,如在許多癌中檢測到的那樣。兩種稱為CDC6和CDT1的蛋白質的合作對于正常DNA復制是必不可少的,但是當它們沒有被適當調節(jié)時,遺傳物質過量復制。西班牙國家癌癥研究中心(CNIO)DNA Replication Group 在Cell Reports上發(fā)表的一篇論文,首次闡述了哺乳動物體內體內再復制的致命后果。
基因組穩(wěn)定性在很大程度上取決于DNA 復制過程的準確性。暴露于紫外線或某些有毒化學物質會增加復制品中可能導致細胞死亡或惡性轉化的錯誤頻率。最近的流行病學研究表明,例如,三分之二的癌癥突變是由于復制錯誤而發(fā)生的。
“從廣義上講,基因組復制有三件事可能出錯,”CNIO的DNA復制小組負責人兼研究負責人JuanMéndez解釋道。“可能有太多的突變,細胞可能過早復制,而不是準備這樣做,最后,它可能會復制得太遠。”
在整個過程的所有關鍵點都有控制機制來防止這些情況。其中兩個關鍵環(huán)節(jié)是CDC6和CDT1蛋白,它們組裝了復制機器,負責復制每個細胞中含有的2米DNA。一旦該過程結束,這些蛋白質在生物化學上被抑制,因為如果它們保持活性,它們可以重新開始復制??過程。在諸如酵母的單細胞生物中,DNA再復制可導致基因擴增,這是癌細胞中常見的遺傳改變。
致命的組合
Méndez和他的小組已經使用轉基因小鼠來證明當CDC6和CDT1在異常高水平積累時,DNA重新復制發(fā)生在一些細胞類型中,影響組織功能。過表達一種或另一種蛋白質的動物不會出現復制問題,但過量CDC6和CDT1的動物不能存活超過兩周,主要受胃腸組織再生所需的祖細胞損失的影響。
“先前的細胞研究指出了CDT1失調足以誘導過度復制的方向,”Méndez解釋道。然而,“在體內研究中,我們發(fā)現大多數組織需要兩種蛋白質的組合。” 這一發(fā)現的含義是什么?“癌細胞通常具有非常高的基礎水平的CDC6”,Méndez說,這與它們的高增殖率有關。“因此,在這些細胞中,通過簡單地增加CDT1水平誘導再復制相對容易。 ,這不會影響正常細胞。
也就是說,正是梅恩德斯及其團隊正在研究的問題。使用藥物,以增加該蛋白的水平,他們正試圖確定是否,在迄今所得到的結果的光,致死DNA重新復制可以被選擇性地在腫瘤誘導的細胞,以便從身體消除它們。
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