新研究揭示了关键的管家遗传元素及其对抗癌症的强大作用
技术进步使科学家能够全面探索遗传控制元件，揭示遗传密码中基因激活机制的复杂性。新的证据挑战了顺式调控元件(CRE)只是基因开关的简单化观点，强调它们表现出复杂行为的能力，例如同时增强基因活性和启动基因转录，例如同时增强子和启动子。发起人活动。这些开关不仅对于特定基因的增强很重要，而且对于保持细胞健康的基本功能也至关重要。现在，在日本进行的一项研究表明，每种细胞类型中都存在约 11,000 个活跃的重要基因开关——管家顺式调控元件 (HK-CRE)——它们在维持细胞稳定性和功能方面发挥的作用远远超出了细胞的功能。管家基因的调控。这项研究由日本东京大学医学科学研究所计算机功能分析实验室(Nakai-lab)的科学家进行：实验室主任 Kenta Nakai 教授和助理教授 Martin Loza 博士与日本京都大学生命与医学科学研究所副教授 Alexis Vandenbon 博士合作。他们的研究成果于 2023 年 12 月 12 日发表在《Nucleic Acids Research》上。
在讨论这项研究背后的动机时，Loza 博士表示：“考虑到癌症与表观遗传成分突变之间的显着关联，我们获得的每一个微小的见解都可能成为持续对抗这种疾病的关键，这种疾病已不幸夺去了无数人的生命。” 通过广泛的生物信息学分析，我们旨在强调 HK-CRE 对基本细胞过程的深远影响，包括它们作为重要的管家肿瘤抑制因子的潜力。研究小组发现，HK-CREs不仅仅局限于调节经过充分研究的管家基因(HKGs)，HKGs只占与这些元件相关的基因的不到20%。相反，这些元件主要存在于更多基因(大约 8,000 个)的核心启动子区域内，表明其具有比典型管家基因功能更广泛的调节作用。通过采用生物信息学分析和利用不同的公共数据集，该团队验证了 HK-CRE 在 50 种随机选择的健康细胞类型中的稳健性，确认了 HK-CRE 在基因组中的位置。这些元件高度保守，位于未甲基化的 CpG 丰富区域，这一特征与其管家调节功能密切相关。
Loza 博士分享了他对分析的担忧，他 表示：“通过利用多组学数据的生物信息学分析，我们提供了一种利用公开数据集来探索不同生物机制的方法。我们预计，采用类似的工作流程可以显着简化分析，减少涉及新数据的综合研究所需的时间和财务投资。”
该团队注意到管家核心发起人(HK-CP)之间错综复杂的合作互动，通过发起人之间的相互作用形成复杂的监管网络。这些观察结果暗示这种相互作用不仅对 HKG 产生显着影响，而且对各种细胞类型特有的基因也产生显着影响。研究人员将注意力转向癌细胞，发现由于异常甲基化，HK-CRE 的一个子集在多种癌症亚型中表现出活性降低，特别是那些与聚集在 19 号染色体亚端粒区域的锌指基因相关的基因。 ZNF154、ZNF667和ZNF667-AS1在这些基础核心启动子的影响下，研究表明它们具有作为管家肿瘤抑制基因的潜力。
“我们的研究中检测到的基因在多种癌细胞系中表现出活性降低，并且各种癌症项目的生存分析表明，胰腺腺癌和葡萄膜黑色素瘤等多种癌症类型的生存概率显着增加，” Loza 博士说道。
从本质上讲，这项研究的结果发现了一类以前未知的 HK-CRE 对细胞稳定性至关重要，将其影响扩展到管家基因调控之外。“我们对管家肿瘤抑制基因的发现揭示了癌症治疗的新途径，即利用每个细胞 DNA 内的内在元素。未来的癌症治疗方法，重点关注这些管家肿瘤抑制基因，提供了一种独特的解决方案，有可能针对多种癌症，避开与个性化医疗相关的挑战，” Loza 博士评论道。他进一步补充道：“我们对管家顺式调控元件的发现填补了当前有关基因调控过程的知识的巨大空白。我们预计我们的发现将增强对这些过程的理解，并为努力发现基因组固有元素以对抗各种疾病的研究人员提供宝贵的资源。”
技术进步使科学家能够全面探索遗传控制元件，揭示遗传密码中基因激活机制的复杂性。新的证据挑战了顺式调控元件(CRE)只是基因开关的简单化观点，强调它们表现出复杂行为的能力，例如同时增强基因活性和启动基因转录，例如同时增强子和启动子。发起人活动。这些开关不仅对于特定基因的增强很重要，而且对于保持细胞健康的基本功能也至关重要。现在，在日本进行的一项研究表明，每种细胞类型中都存在约 11,000 个活跃的重要基因开关——管家顺式调控元件 (HK-CRE)——它们在维持细胞稳定性和功能方面发挥的作用远远超出了细胞的功能。管家基因的调控。这项研究由日本东京大学医学科学研究所计算机功能分析实验室(Nakai-lab)的科学家进行：实验室主任 Kenta Nakai 教授和助理教授 Martin Loza 博士与日本京都大学生命与医学科学研究所副教授 Alexis Vandenbon 博士合作。他们的研究成果于 2023 年 12 月 12 日发表在《Nucleic Acids Research》上。
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