Cell Rep：重磅级发现！科学家阐明“垃圾DNA”在癌症发生过程扮演的关键角色

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2017年4月2日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中，来自马萨诸塞大学的研究人员通过研究表示，人类卫星II（Human satellite II，HSAT-II）是一种高度拷贝但目前尚未进行探索研究的人类基因组序列，其也被认为是垃圾DNA（junk DNA），但人类卫星II序列能够影响我们基因组中的主要调节元件，而且其在大约50%的肿瘤中都处于“错误”状态。当该序列被解除调节后，大量的重复性核苷酸序列就会被建立，而且癌细胞中主要的调节性蛋白会被挤入到核小体中，这很有可能会引发表观遗传不稳定性，从而就会驱动多种癌症的发生。

研究者Jeanne Lawrence表示，这些卫星重复序列就好像是主要调节因子的分子海绵一样，其能够控制其它基因的表达，随着时间流逝，当细胞衰老以及分裂时，这些改变就会造成遗传不稳定性的产生，进而就会导致特殊的癌症相关基因变得具有活性。目前人类基因组这一巨大的空白箱还没有被完全进行测序和绘图，HSAT-II包含了数百万个非常丰富的小型序列拷贝，而且其显微镜下就能够观察到某些染色体，尤其是1号染色体，由于HSAT-II的DNA在正常情况下处于甲基化状态，因此在健康细胞中其依然处于休眠状态，基于这个原因，研究人员无法对HSAT-II进行广泛的研究，而且研究人员也认为该序列并不会发挥作用，实际上，标准的基因组学实验会有意识地剔除掉HSAT-II的结果。

为了阐明重复性的“垃圾DNA”是否会发挥正常功能，研究人员Lawrence及其同事利用荧光原位杂交技术（FISH）对RNA进行了追踪，他们发现在所研究的大约一半的肿瘤中，HSAT-II都能够表达，而且能够形成RNA大量的核积累。为了深入理解为何在癌症中HSAT-II会被错误调节，研究者对HSAT-II的DNA进行了甲基化诱导，这种序列在癌症中非常常见，但其被认为并没有功能。研究者发现，当被脱甲基化后，HSAT-II的DNA就会吸收名为PRC1（protein regulator of cytokinesis 1，胞质分裂调节蛋白1）的重要调节性复合体，而且HSAT-II的RNA位点会相似地捕捉MeCP2（methyl CpG binding protein 2，甲基化的CpG结合蛋白2），最终就会产生两种类型的癌症相关核小体结构，这些蛋白能够帮助控制一系列其它基因的表达，而这些基因主要负责细胞的分化和以及在癌症中出错的发育途径。

研究者Hall-Anderson博士表示，我们机体基因组中重复的“垃圾DNA”实际上一直是研究中的巨大空白，科学家们并未对其序列进行绘图，然而这些序列在控制基因的表达上扮演着重要的作用。在癌症生物学研究中，基因组不稳定性是研究人员关注的一大热点，然而不光是DNA序列发生改变，其调节过程也会出错，有研究证据表明表观基因组可以自我构建，并且在癌症发生过程中扮演着重要角色。

本文研究对于未来研究人员进行癌症领域的研究带来了新的方向，后期研究人员也希望通过更为深入的研究来阐明HSAT-II在健康细胞发育过程中扮演的重要角色。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Lisa L. Hall, Meg Byron, Dawn M. Carone, et al. Demethylated HSATII DNA and HSATII RNA Foci Sequester PRC1 and MeCP2 into Cancer-Specific Nuclear Bodies. Cell Reports (2017). DOI: 10.1016/j.celrep.2017.02.072.