Science重要成果：人類癌癥反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子圖譜
日期：2012-07-02 08:38:28
在人類基因組中，稱為反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（retrotransposon）的小DNA元件通過自我復(fù)制和重新插入到基因組的多個位點從而具有造成突變性破壞的潛力。正常的成人細(xì)胞通過抑制機制阻止這些元件四處跳躍，然而根據(jù)發(fā)表在6月28日《科學(xué)》（Science）雜志上的一篇研究報道，這些機制在某些癌癥中可能發(fā)生了故障，在某些情況下跳躍基因有可能甚至?xí)?dǎo)致癌癥或促進(jìn)其進(jìn)程。
俄亥俄州立大學(xué)分子遺傳學(xué)家Keith Slotkin （未參與該研究）說“這篇論文非常的重要。長期以來癌癥與轉(zhuǎn)座因子之間存在著薄弱的聯(lián)系，新論文現(xiàn)在明確地證實了轉(zhuǎn)座因子激活是癌細(xì)胞中新突變的來源。”
反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子常見于真核生物基因組中，由于在進(jìn)化過程中反復(fù)多輪的自我復(fù)制和插入，它們廣泛構(gòu)成了物種DNA的一個重要組成部分。事實上，它們組成了高達(dá)45%的人類基因組。
密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院人類遺傳學(xué)家John Moran（未參與該研究）說：“大部分都是分子化石——DNA的‘死亡’片段，它們在進(jìn)化過程中累積了如此多的突變以致它們現(xiàn)在只不過是無活性的殘留成分。但是，有一些仍然在積極地活動。“
Slotkin解釋說正常成人細(xì)胞利用表觀遺傳抑制表達(dá)和mRNA降解捕獲轉(zhuǎn)錄物等許多機制使這些移動的元件處于控制之下。
然而有少數(shù)研究腫瘤細(xì)胞中反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子插入的報告表明在一些癌癥中這些抑制機制可能會出錯。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Peter Park想了解這樣的癌癥相關(guān)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子激活有多么的普遍。“全基因組測序技術(shù)現(xiàn)在使得我們能夠以非常全面的方式進(jìn)行觀察，”他說。
文章的共同作者、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Peter Kharchenko說然而過去存在一個難題就是傳統(tǒng)的測序軟件程序在設(shè)計上特異忽略了如轉(zhuǎn)座子等重復(fù)DNA元件。因此Kharchenko 和 Park設(shè)計了一個稱作轉(zhuǎn)座因子分析器（transposable element analyzer.，TEA）的新程序。
研究小組利用TEA比較了來自43名癌癥患者的腫瘤和正常組織的全基因組序列數(shù)據(jù)。TEA從基因組序列片段中搜索出了包含重復(fù)元件和獨特序列數(shù)據(jù)的片段確定了基因組轉(zhuǎn)座因子的確切位置，并在腫瘤基因組中發(fā)現(xiàn)了近200個新插入。其中64%發(fā)生在基因中，這些基因許多通常在癌癥中發(fā)生了突變。插入往往會影響這些基因的表達(dá)，表明了其在癌癥中的致病或促進(jìn)作用。
有趣的是，插入在上皮來源的癌癥例如結(jié)直腸癌和卵巢癌中較常見，在血液或腦腫瘤中卻沒有檢測到。“了解為何有可能存在為反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子提供更寬松環(huán)境的細(xì)胞特異性差異將會是非常有趣的跟進(jìn)，“Moran說。
Kharchenko 說：“反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子顯然不是推動突變和癌癥的唯一機制，但它是一個從前沒有被考慮到的選擇。“
研究小組現(xiàn)在計劃擴(kuò)展他們的分析，并將TEA軟件盡可能多的癌癥基因組中。Kharchenko 說“如果它足夠普遍，且如果它看起來有助于癌癥生物學(xué)。那么你就可以開始考慮靶向它的途徑。”大量這樣的元件行為上像逆轉(zhuǎn)錄病毒，他補充說因此對抑制逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究有可能同樣適用于設(shè)計將轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子維持在原位的治療。
