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端粒可以為癌細(xì)胞設(shè)定損傷閾值,超過閾值不能繼續(xù)分裂

發(fā)布時(shí)間：2022-09-27 14:18:24作者：輝駿生物-fitgene

端粒代表構(gòu)成染色體末端并受端粒結(jié)合蛋白保護(hù)的區(qū)域，這些蛋白質(zhì)保護(hù)端粒免于被識(shí)別為 DNA 雙鏈斷裂。在體細(xì)胞分裂過程中，端粒末端不能通過復(fù)制叉的滯后鏈進(jìn)行復(fù)制，導(dǎo)致每個(gè)細(xì)胞周期后端?？s短。

如果細(xì)胞繼續(xù)繁殖，端粒磨損會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞衰老，這種現(xiàn)象可能是腫瘤發(fā)生的障礙。然而，為了實(shí)現(xiàn)復(fù)制永生，癌細(xì)胞克服了端粒縮短。這主要通過激活端粒酶或使用與端粒延長或維持相關(guān)的端粒酶非依賴性但基于同源重組的途徑來實(shí)現(xiàn)。這種機(jī)制被稱為端粒的替代延長（ALT）。

端粒（ALT）癌癥的替代延長

ALT 癌癥通過斷裂誘導(dǎo)復(fù)制 (BIR) 途徑重新延長細(xì)胞周期 G2 和 M 期的端粒，從而實(shí)現(xiàn)永生。以前的研究已經(jīng)闡明了 ALT 機(jī)制的毒性。 ALT 端粒高度轉(zhuǎn)錄且富含 RNA：DNA 雜交體（telR 環(huán)）。

易位酶 FANCM 是范可尼貧血 (FA) 腫瘤抑制途徑中高度保守的蛋白質(zhì)，減少和內(nèi)切核糖核酸酶 RNAseH1 的消耗導(dǎo)致 telR 環(huán)、端粒不穩(wěn)定性和 ALT 活性增強(qiáng)。

最近的一項(xiàng) PNAS 研究假設(shè)如果不適當(dāng)限制 ALT 可能會(huì)損害端粒完整性。它證明了抑制端粒重復(fù)RNA（TERRA）轉(zhuǎn)錄可以減輕ALT活性。為此，科學(xué)家們部署了針對(duì)包含特定 CpG 豐富的 29 bp 重復(fù) (T-TALE) 的 TERRA 啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)子，并將它們?nèi)诤系睫D(zhuǎn)錄抑制域。

主要發(fā)現(xiàn)

開發(fā)了與核定位信號(hào) (NLS)、RNA 聚合酶 II 轉(zhuǎn)錄激活因子 VP64 和人流感血凝素 (HA) 表位融合的 T-TALE C 末端。科學(xué)家克隆了強(qiáng)力霉素（dox）誘導(dǎo)型啟動(dòng)子下游的轉(zhuǎn)基因，用于開發(fā)兩種獨(dú)立的 ALT、U2OS 衍生的克隆細(xì)胞系，稱為 vp6 和 vp30。

使用抗 HA 抗體輔助的蛋白質(zhì)印跡來驗(yàn)證可誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因表達(dá)。用 dox 處理細(xì)胞 24 小時(shí)，并進(jìn)行 TERRA qRT-PCR。來自含有 29 bp 的亞端粒的 TERRA 轉(zhuǎn)錄物比未經(jīng)處理的細(xì)胞高 3 到 10 倍。然而，來自沒有亞端粒的 29-bp 的 TERRA 保持不變。

與探針的Northern印跡雜交能夠從由所有TERRA分子組成的10q亞端?；颍║UAGGG）n序列中鑒定TERRA，在dox處理后表現(xiàn)出TERRA種類的增加。這一發(fā)現(xiàn)表明該系統(tǒng)可以有效地改善 U2OS 細(xì)胞中的 TERRA 轉(zhuǎn)錄。

在端粒處監(jiān)測(cè)在絲氨酸 33 (pSer33) 處磷酸化的復(fù)制應(yīng)激標(biāo)記 (RPA32) 和在絲氨酸 139 (γH2AX) 處磷酸化的 DNA 損傷標(biāo)記物組蛋白 H2AX 的積累。通過量化 ALT 相關(guān)的 PML 小體來監(jiān)測(cè) ALT，并通過 EdU 摻入分析 G2 期端粒 DNA 從頭合成的事件。

未發(fā)現(xiàn) Dox 治療對(duì) TERRA 水平、端粒穩(wěn)定性和 ALT 有效。 DNA 熒光原位雜交 (FISH) 實(shí)驗(yàn)表明，抑制 TERRA 轉(zhuǎn)錄增加了在細(xì)胞周期中期沒有可檢測(cè)到的端粒 DNA 信號(hào)的染色體末端的數(shù)量。本研究中記錄的發(fā)現(xiàn)與之前的一項(xiàng)研究一致，該研究揭示了 TERRA 轉(zhuǎn)錄抑制可以改善 ALT 并促進(jìn)進(jìn)行性端?？s短。

觀察到用dox處理9天的vp6和vp30細(xì)胞中端粒游離末端（TFE）的積累對(duì)nls1細(xì)胞沒有任何顯著影響。這一發(fā)現(xiàn)表明，除了復(fù)制性縮短之外，端粒丟失機(jī)制可以在端粒轉(zhuǎn)錄升高時(shí)被激活。

目前的研究表明，dox 處理和與 ALT 端粒相關(guān)的結(jié)構(gòu)特異性核酸內(nèi)切酶 Mus81 增強(qiáng)了 vp6 和 vp30 細(xì)胞中端粒 Mus81 病灶的頻率。 Mus81 的消耗導(dǎo)致 nls1 和 vp30 細(xì)胞中的 TFEs 增加，這些細(xì)胞沒有經(jīng)過 dox 處理。

Mus81 的減少阻止了 dox 處理的 vp30 細(xì)胞中 TFE 的積累，而不會(huì)避免 TERRA 轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)或 pSer33 和γH2AX 在端粒的積累。這一發(fā)現(xiàn)表明，Mus81 可能在與增強(qiáng)的 TERRA 轉(zhuǎn)錄相關(guān)的端粒丟失事件中發(fā)揮重要作用。

結(jié)論

基于當(dāng)前研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和其他類似研究的報(bào)告，作者提出了一個(gè)基于 ALT 的研究模型。該研究提供了證據(jù)并強(qiáng)調(diào)ALT機(jī)制與可能危及端粒穩(wěn)定性的分子事件直接相關(guān)。因此，必須適當(dāng)控制 ALT 以允許端粒延長和無限的細(xì)胞分裂，而不會(huì)過度損失端粒。 TERRA 轉(zhuǎn)錄已被確定為 ALT 癌癥治療的通用靶標(biāo)。

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