科学家们发现,非编码“垃圾”DNA远非无害和惰性,可能会导致癌症的发展。
他们的研究表明,非编码DNA如何阻碍我们基因组的复制和修复,从而可能导致突变积累。
先前已经发现,构成我们基因组大约一半的DNA的非编码或重复模式可能会破坏基因组的复制。
但直到现在,科学家们还没有理解潜在的机制,或者它如何促成癌症的发展。在这项新研究中,伦敦癌症研究所的科学家们在试管中重构了DNA复制的整个过程,以便更全面地了解它。
研究人员能够描述在复制过程中如何复制DNA的重复模式,以及它们如何能够完全停止复制——增加了可能成为癌症早期驱动因素的错误风险。这种重要的知识最终可能会导致更好的药物和治疗。
研究人员认为,这项工作还有助于改善某些癌症的诊断和监测,例如肠癌,其中复制DNA重复序列的常见错误表明癌症是否正在发展。
该研究发表在《自然通讯》上。
慈善机构和研究机构ICR的科学家发现,当DNA复制机器遇到重复的DNA时,它能够解开DNA链,但有时无法复制相反的DNA链。此错误可能导致复制停止,从而导致复制机制以类似于DNA损伤诱导的方式崩溃。
这些发现使科学家们相信,重复的DNA序列可能会触发损伤反应信号,表明DNA复制中的错误已经发生并且需要修复。
众所周知,DNA损伤和随之而来的基因组不稳定性会促进癌症的形成和进展,因此该研究加强了垃圾DNA与癌症之间的联系。
正是ICR的科学家在1960年代提供了第一个确凿证据,证明DNA损伤是癌症的根本原因。在2000年代初期,ICR研究人员随后表明,称为PARP抑制剂的药物可以针对具有DNA修复突变的癌症进行基因靶向治疗。
我们的研究人员现在希望更好地了解DNA复制以及它如何出错,这可能会导致治疗这种疾病的新方法。
研究负责人、伦敦癌症研究所基因组复制团队负责人Gideon Coster博士说,他们“想了解为什么细胞复制重复DNA序列似乎比基因组的其他部分更难。我们的研究表明所谓的垃圾DNA实际上在细胞中发挥着重要且可能具有破坏性的作用,通过阻断DNA复制并可能为癌症突变打开大门。”
“我们现在认为,重复的DNA序列引发的反应与DNA损伤引起的反应非常相似,我们知道这会导致癌症。因此,我们的研究从根本上增进了我们对癌症的理解,我希望它能帮助我们将来想出新的治疗方法。”
伦敦癌症研究所首席执行官克里斯蒂安·赫林教授说:“这项研究有助于解开垃圾DNA的谜团——展示这些重复序列如何阻止DNA复制和修复。这种机制有可能发挥作用在癌症的发展中作为遗传不稳定的原因——特别是当癌细胞开始更快地分裂并因此将DNA复制过程置于更大的压力之下。”
“如果我们要找到利用癌细胞基本弱点治疗癌症的创新方法,了解基因突变和不稳定性的机制至关重要。”
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