导读:纠错机制对细胞来说非常重要,因为随着所有细胞活动的不断进行,故障总是会出现。但当涉及到杀死癌细胞时,诱导错误则对细胞最有利。放疗和化疗会破坏细胞的DNA,从而导致细胞缺陷。然而,一些肿瘤细胞具有异常有效的DNA修复机制,使它们能够逃避癌症治疗。

近日,在Cell Reports上的一篇题为“APLF and long non-coding RNA NIHCOLE promote stable DNA synapsis in non-homologous end joining”的研究,揭示了这些非凡修复系统之一的工作机制。

DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111917


01

预后最差的肝癌

几年前,由Puri Fortes领导的团队发现,大约一半的肝细胞癌(最常见的肝癌类型)患者会产生一种名为NIHCOLE的RNA分子。该分子主要存在于最具侵袭性的肿瘤中,并且与预后不良有关。研究人员得出结论,NIHCOLE在帮助修复受损DNA方面非常有效,这就是为什么放射治疗在有它存在的肿瘤中效果较差的原因。通过消除NIHCOLE,接受放疗治疗的癌细胞更容易死亡。

然而,NIHCOLE促进DNA断裂修复的分子机制尚不清楚。这项发表在Cell Reports上的新研究解释了这一点:NIHCOLE形成了一座桥梁,将断裂的DNA片段连接在一起。研究人员表示,NIHCOLE与识别DNA碎片两端的蛋白质同时相互作用,就像把它们钉在一起一样。了解这一机制可能有助于制定对抗预后最差的肝癌的策略。研究人员说,使用NIHCOLE抑制剂药物代表了一种最常见的肝癌的潜在新疗法。


02

磁性纳米镊子

为了了解NIHCOLE的工作机制,研究团队使用了磁镊(magnetic tweezers)——可以研究单个分子物理性质的纳米技术。他们设计了一种模拟断裂DNA的DNA分子,使他们能够检测到两个断裂末端之间的连接。首先,他们在DNA的一端附上一个微小的磁珠,大小为千分之一毫米,然后用磁性纳米镊子(magnetic nano-tweezers)拉住这一端。拉伸的DNA的长度表明它是一个重组的DNA分子(其中DNA的断裂末端已经连接在一起)还是它是仍然断裂的。

实验数据表明,NIHCOLE通过帮助肿瘤细胞修复DNA断裂,从而维持癌细胞的恶性增殖,尽管是细胞分裂本身的压力导致DNA损伤的积累。


03

“垃圾DNA”不再是垃圾

NIHCOLE不是基因合成的蛋白质,而是RNA分子。20年前生物学家在对人类基因组进行测序时,他们称NIHCOLE为垃圾DNA的一部分,认为这种DNA是无用的。研究人员解释说,生物学的一个核心信条是,DNA中每个基因所包含的信息都被翻译成蛋白质。因此,当科学家们发现我们的DNA中只有2%含有基因时,他们无法想象98%的基因组都是无用的垃圾DNA。我们其余的基因组是干什么的?

然而,在过去的十年中,研究表明,这种黑暗基因组的一部分会产生非常长的RNA分子,其中一些在癌症中具有普遍的功能。NIHCOLE是这些长RNA分子中的一种,它的存在和功能直到最近才被发现。研究人员总结,阻断NIHCOLE的药物的开发,将有望提高癌症患者的放疗或化疗疗效。


参考资料:

https://medicalxpress.com/news/2023-01-aggressive-liver-cancer-molecular-staple.html

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111917

注:本文旨在介绍医学研究进展,不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导,请至正规医院就诊。