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Nature:肿瘤抑制蛋白竟驱动恶性癌症

来源:生物谷 2015-09-10 11:53

2015年9月10日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,来自宾夕法尼亚大学等处的科学家通过研究发现,恶性肿瘤的生长及DNA序列未发生改变的基因活性的变化往往和突变的p53蛋白质直接相关,相关研究结果刊登于国际著名杂志Nature上,该研究或为开发应对难以治疗的癌症的新型策略提供帮助。

TP53是所有人类癌症中频繁突变的基因,其可以编码一种名为p53的肿瘤抑制蛋白,p53通常会通过调节细胞分裂的循环来抑制肿瘤,而p53蛋白也会通过维持细胞快速生长和分裂来完成抑制癌症的目的。当DNA损伤时,p53就会产生一系列保护效应来修复细胞DNA损伤,如果损伤过于严重就会引发细胞死亡,而TP53基因的突变往往会破坏其正常的功能,并且使得携带损伤DNA的细胞继续分裂,直至引发癌症发生。

为了理解突变的p53功能获得(gain-of-function,GOF)如何发挥作用,研究人员调查了携带不同类型p53 GOF替代氨基酸的病人机体肿瘤衍生的癌细胞系的功能,来观察这些突变形式的p53会结合到癌细胞基因组的哪些位置。研究者Berger表示,我们发现突变的p53会结合且激活一系列包含表观遗传特性的基因,尤其是和组蛋白甲基化及乙酰化作用相关的特性;GOF的p53突变蛋白会直接靶向作用编码表观遗传酶类的基因,包括MLL1、MLL2和MOZ。

正常情况下表观遗传酶类MLL1会将甲基化集团添加于组蛋白上从而促进转录及细胞生长,研究者发现,突变的p53蛋白会接近MLL1途径,引发全基因组组蛋白的甲基化变化,从而使得细胞复制不受控制。表观遗传途径的改变往往会涉及多种类型癌症的发生,这或许会提供一种合理的机制来帮助解释为何会出现细胞复制失控的表现,而且有研究结果显示GOF 突变的p53可以直接靶向作用关键的表观遗传因子。

如今研究人员就可以在遗传上抑制MLL1来抑制细胞的增殖,尤其是在p53突变的肿瘤中,研究者还可以检测是否他们能够在药理学上抑制MLL1的功能,通过利用靶向作用MLL1活性的药物,研究人员在对p53突变细胞的生长率上也发现了相似的抑制效应。本文研究中研究人员阐明了隐藏在GOF p53突变的肿瘤恶化过程中的新型表观遗传机制,本文研究发现某些类型的癌症或许会以某些特殊改变而持续发展,而当这些调节子被敲除或药理学抑制的时候,GOF的p53肿瘤细胞并不能够肆意地进行复制。(生物谷Bioon.com)

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Gain-of-function p53 mutants co-opt chromatin pathways to drive cancer growth

Jiajun Zhu, Morgan A. Sammons, Greg Donahue, Zhixun Dou, Masoud Vedadi, Matthäus Getlik, Dalia Barsyte-Lovejoy, Rima Al-awar, Bryson W. Katona, Ali Shilatifard, Jing Huang, Xianxin Hua, Cheryl H. Arrowsmith & Shelley L. Berger

TP53 (which encodes p53 protein) is the most frequently mutated gene among all human cancers. Prevalent p53 missense mutations abrogate its tumour suppressive function and lead to a ‘gain-of-function’ (GOF) that promotes cancer. Here we show that p53 GOF mutants bind to and upregulate chromatin regulatory genes, including the methyltransferases MLL1 (also known as KMT2A), MLL2 (also known as KMT2D), and acetyltransferase MOZ (also known as KAT6A or MYST3), resulting in genome-wide increases of histone methylation and acetylation. Analysis of The Cancer Genome Atlas shows specific upregulation of MLL1, MLL2, and MOZ in p53 GOF patient-derived tumours, but not in wild-type p53 or p53 null tumours. Cancer cell proliferation is markedly lowered by genetic knockdown of MLL1 or by pharmacological inhibition of the MLL1 methyltransferase complex. Our study reveals a novel chromatin mechanism underlying the progression of tumours with GOF p53, and suggests new possibilities for designing combinatorial chromatin-based therapies for treating individual cancers driven by prevalent GOF p53 mutations.

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