Science:“跳跃基因”重组癌基因组
Ebiotrade · 2014/08/11
四分之一的引起癌症突变的LINE-1事件都是由于转导所致,研究人员发现了一个能够重组癌症基因组,导入数百个突变的新机制。作为肺癌和大肠癌的共有特征,以往因错误识别而遭到忽视的这一机制,提出了一些有关环境因素对肿瘤演化影响的问题。


研究人员发现了一个能够重组癌症基因组,导入数百个突变的新机制。作为肺癌和大肠癌的共有特征,以往因错误识别而遭到忽视的这一机制,提出了一些有关环境因素对肿瘤演化影响的问题。这项研究发表在8月1日的《科学》(Science)杂志上。

17%的人类基因组都是由称作为LINE-1元件的“寄生”重复DNA片段构成,有时候这些LINE-1会自我复制并移动到基因组中新的位点。较为少见的是,它们会异常地捡起一块邻近的非LINE-1 DNA,将它复制到新的位点:这一过程被称之为LINE-1转导。

论文资深作者、维尔康姆基金会桑格研究所(Wellcome Trust Sanger Institute) 的Peter Campbell 博士说:“四分之一的引起癌症突变的LINE-1事件都是由于转导所致,其对突变景观做出了重大的贡献,而以往却并未证实这一点。在这项研究之前,由于错误的解读,这类改变大多遭到忽略;现在我们了解了这一过程,这非常的重要。”

通过检测来自12种不同癌症类型的290个肿瘤样本,该研究小组发现了LINE-1元件唯独在肿瘤中被动员的3,000个位点。在24%的位点中,LINE-1将一些非重复DNA小片段转导到了基因组的其他位点,有时候动员了外显子,甚至整个基因。研究人员认为,这有可能是由于一些环境因素导致的甲基化水平发生改变所引起。

研究人员开发出了一种算法来搜索癌症样本基因组,鉴别出了一些移动LINE-1元件的起始位点和随后的位置。引人注目的是,从人类基因组的500,000个LINE-1元件中,该研究只鉴别出72个LINE-1元件在癌症基因组中复制了自身。有两个LINE-1元件导致了该研究中鉴别的三分之一的转导事件。研究人员还在一个肿瘤中随时间分析了LINE-1元件的活性。他们发现一些不同的元件在不同的位点活化和失活。

论文第一作者、桑格研究所Jose Tubio 博士说:“发现如此少的LINE-1元件在这些肿瘤中活化,让我们感到非常惊讶,于是我们看了看能否为这一特殊的活性找到一种分子解释。我们发现LINE-1的甲基化对开关这些元件起至关重要的作用。”

要解答该研究提出的一些问题,例如LINE-1事件破坏个别基因的功能后果,以及这些事件有可能对癌症形成造成的影响,还需要更大的数据集。研究人员将把他们的方法应用于泛癌计划(Pan-Cancer Initiative)收集的2000个样本。

Campbell说:“我们相信大多数的LINE-1事件有可能是乘客突变,而非癌症演化的驱动力。为了了解这些事件对于基因以及癌症进展的功能影响,我们还需要以更大的规模,针对数千个癌症基因组,结合其他的突变过程和转录数据来调查癌症移动元件的分布状况。

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