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最近,来自斯克利普斯研究所的科学家在乳腺癌和白血病发生原因上有了进一步的研究。
在这项新的研究中,他们发现了一种非常重要的蛋白—细胞周期蛋白E(cyclin E),这种蛋白在细胞分裂的时候可以延缓DNA的复制,潜在的导致癌症相关的基因变异。
本次研究的主要参与者,TSRI的Steven Reed教授说:“癌症发生的一种途径就是细胞周期蛋白E的过表达。”
该发现已经发表在2015年5月7号的《当代生物学》(Current Biology.)杂志上了。
蛋白由好变坏
一个细胞在分裂为两个相同细胞之前一定要实现DNA的复制,每一次细胞分裂都会承担着DNA复制错误的风险,其中包括一些片段的重复、缺失或者是乱码。
正常细胞中,cyclin E锚定在Cdk2这种酶上,形成一种复合物并定位与DNA复制的起始,在复制过程中cyclin E会激发Cdk2并使之发挥作用,只有在cyclin E含量合适的时候细胞才可以正确的分裂,但是,基因的变异会引起大量的cyclin E产生。
Reed和他的同事们最先发现了cyclin E这种蛋白,之前的研究发现细胞周期素蛋白异常的高水平会引起染色体的不稳定,并且在细胞分裂的时候会增加染色体变异的几率,研究者已经发现在癌细胞中cyclin E是高表达的,这种高表达在乳腺癌患者中会降低他们的生存率。
之前,科学家们一直不知道cyclin E是如何引起染色体的不稳定并导致DNA复制出现错误的。
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DNA中的竞争
研究者将正常乳腺细胞和细胞周期素E高表达的正常乳腺细胞进行对比观察,并使高表达的水平达到了癌细胞中cyclin E的水平。
在cyclin E沉默的细胞中,研究者发现其DNA复制的时间明显变长,事实上,在这些细胞中,DNA完成复制之前细胞分裂就已经进入了下一步,有趣的是,染色体上的一些区域并没有完成复制。他们还从这些细胞中筛选了一些分裂后期出现错误的细胞,并在这些细胞上标记了荧光蛋白,然后发现这些细胞DNA 还没有分裂完成,大量的染色体都堆积在了一起。
Reed说:“就好像拔河比赛一样,染色体或者断裂或者所有的都拉向一边。”在这些异常分裂发生之后,其中1/3的细胞中染色体特定区域的DNA 发生了缺失,这些区域就是之前DNA没有复制完成的地方。
与癌症之间的关系
下一步,研究者们探究了在cyclin E解除的细胞中DNA的缺失是怎样导致基因的不稳定并最终使其癌变的。利用数据库,他们对肿细胞中的DNA进行了测序,发现在乳腺癌细胞16个区域中6个与cyclin E过表达相关的区域发生了损害。其中一个区域是与白血病相关的。
还有一个未解决的问题就是在染色体复制完成之前细胞怎么就分裂了呢?Reed说这些复制未完成的部分由于太小所以越过了“检查点”,并在一定条件下使分裂继续,然后导致了有害的变异,下一步,Reed就是计划对cyclin E过表达的细胞进行全基因组的测序,进一步阐明这种确实是如何导致癌症发生的。