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PNAS:癌症基因组的“暗物质”或可诱发机体免疫反应

来源:生物谷 2015-12-09 15:05

图片来源:medicalxpress.com

2015年12月9日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究论文中,来自美国西奈山伊坎医学院(Icahn School of Medicine)的研究人员通过研究发现,癌细胞中的一类非编码RNA分子可以刺激引发机体免疫反应,这类非编码RNA分子具有和病原体类似的特性,由于其在癌症中可以表达并被放大,因此机体中所产生免疫反应或许就会影响癌症的发展。

这项研究开始于对基因组中暗物质的研究,基因组的暗物质是一类卫星DNA,其可以产生大量的非编码RNA(ncRNA),这类RNA分子并不会产生蛋白质,但却具有重要的调节作用;Benjamin Greenbaum博士指出,我们在人类和小鼠的癌细胞中发现了大量的ncRNAs,这些RNA分子存在于机体的垃圾DNA区域,在过去5年里,科学家们慢慢开始研究发现ncRNAs或许也具有重要的作用。

癌症似乎可以利用这些ncRNAs来刺激机体免疫反应,从而促进肿瘤的生长和生存,但研究者目前并不知道ncRNAs的具体功能;未来研究中或许会对这类分子进行定义,认为其可以帮助癌症发展,当然ncRNAs分子也可以被靶向作用来抑制其它分子或者利用ncRNAs作为标志物来理解癌症的进展。

如今多个研究小组已经开始利用基于理论物理的数学工具来研究ncRNA暗物质的作用了,Greenbaum表示,我们对大型核苷酸模式的ncRNA数据库进行了搜索,如果将核苷酸序列比喻为单词的话,那么在人类基因组中有些单词或许并不具有代表性,因此我们想去研究揭示在癌细胞中这些模式如何在RNA转录上存在不同,而相关的研究方法也可以帮助我们更快地进行大型数据库的分析。

研究者们在多种癌症中发现了一些奇怪的RNAs可以被激活或转录,而这些不寻常的RNAs的效应可以被大量方法,也就是多种RNAs的拷贝实际上要远比正常细胞要多。最后研究者表示,这些ncRNAs具有罕见的模式,这就类似于病原体一样,可以刺激机体产生先天性免疫反应,研究者认为这些ncRNAs或许在介导抵御癌症的免疫反应中扮演着重要的角色,当然后期还需要大量工作去进行,而研究者们也非常有兴趣对此继续深入剖析。(生物谷Bioon.com)

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Distinguishing the immunostimulatory properties of noncoding RNAs expressed in cancer cells

Antoine Tannea, Luciana R. Muniza, Anna Puzio-Kuterb, Katerina I. Leonovac, Andrei V. Gudkovc, David T. Tingd, Rémi Monassone, Simona Coccof, Arnold J. Levineb,g,1, Nina Bhardwaja,2, and Benjamin D. Greenbauma,g,h,1,2

Recent studies have demonstrated abundant transcription of a set of noncoding RNAs (ncRNAs) preferentially within tumors as opposed to normal tissue. Using an approach from statistical physics, we quantify global transcriptome-wide motif use for the first time, to our knowledge, in human and murine ncRNAs, determining that most have motif use consistent with the coding genome. However, an outlier subset of tumor-associated ncRNAs, typically of recent evolutionary origin, has motif use that is often indicative of pathogen-associated RNA. For instance, we show that the tumor-associated human repeat human satellite repeat II (HSATII) is enriched in motifs containing CpG dinucleotides in AU-rich contexts that most of the human genome and human adapted viruses have evolved to avoid. We demonstrate that a key subset of these ncRNAs functions as immunostimulatory “self-agonists” and directly activates cells of the mononuclear phagocytic system to produce proinflammatory cytokines. These ncRNAs arise from endogenous repetitive elements that are normally silenced, yet are often very highly expressed in cancers. We propose that the innate response in tumors may partially originate from direct interaction of immunogenic ncRNAs expressed in cancer cells with innate pattern recognition receptors, and thereby assign a previously unidentified danger-associated function to a set of dark matter repetitive elements. These findings potentially reconcile several observations concerning the role of ncRNA expression in cancers and their relationship to the tumor microenvironment.

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