科研盤(pán)點(diǎn)|結(jié)直腸癌的表觀遺傳學(xué):生物標(biāo)志物和治療潛力
所謂表觀遺傳學(xué),是指基因表達(dá)的可遺傳改變,不涉及DNA序列的變化,在各種癌癥的發(fā)病機(jī)制中起著核心作用,包括CRC。下面主要介紹與CRC有關(guān)的主要表觀遺傳修飾。
1. DNA甲基化
DNA甲基化是調(diào)控基因表達(dá)的最普遍的表觀遺傳修飾之一。最典型的DNA甲基化過(guò)程是通過(guò)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)在胞嘧啶環(huán)的C5位置添加一個(gè)甲基基團(tuán)(CH3),生成5-甲基胞嘧啶。正常DNA甲基化模式的改變包括DNA低甲基化(發(fā)生在正常基因組未甲基化區(qū)域)和DNA高甲基化(發(fā)生在基因啟動(dòng)子的CpG島)。
研究表明,啟動(dòng)子CpG高甲基化與癌細(xì)胞中腫瘤抑制基因的轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān),且在結(jié)直腸癌中尤其明顯。這種異常的高甲基化已經(jīng)在重要的腫瘤抑制基因的啟動(dòng)子區(qū)域被識(shí)別,包括CDKN2A(在其兩個(gè)編碼的不同細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白,p16INK4A和p14ARF的啟動(dòng)子),MLH1和APC。如果在逆轉(zhuǎn)座子(如LINE-1)中發(fā)生低甲基化,這些元件就會(huì)被激活,并將自己插入到遠(yuǎn)端的脆性位點(diǎn),導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定。而啟動(dòng)子(如MYC和HRAS)或遠(yuǎn)端超增強(qiáng)子(β-catenin)的低甲基化可增強(qiáng)原癌基因的表達(dá)。
2. 組蛋白修飾
組蛋白是一種蛋白質(zhì)八聚體,由組蛋白2A(H2A)、H2B、H3和H4這四種核心組蛋白中的每一種組成。每個(gè)組蛋白核心蛋白都有一個(gè)特征的尾巴,富含賴氨酸和精氨酸殘基,這些殘基受到翻譯后修飾的影響。
乙酰基(AC,填充的紅色三角形)被組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HATs)放置,并被組蛋白去乙酰化酶(HDACs)去除;組蛋白乙酰化中和了組蛋白尾部的正電荷,削弱了DNA和組蛋白之間的靜電相互作用,改變?nèi)旧|(zhì)的緊湊狀態(tài),使DNA能夠被轉(zhuǎn)錄因子接近。高乙酰化,特別是與原癌基因相關(guān)的組蛋白,激活基因表達(dá),而與腫瘤抑制基因相關(guān)的組蛋白的低乙酰化,通常定位在啟動(dòng)子區(qū)域,使相關(guān)基因沉默。
組蛋白甲基化受組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(HMTs)和組蛋白去甲基化酶(HDMs)的調(diào)控;與組蛋白乙酰化相反,組蛋白甲基化不僅改變DNA的壓實(shí)狀態(tài),而且在染色質(zhì)中創(chuàng)建可以被各種蛋白質(zhì)識(shí)別的對(duì)接位點(diǎn),例如包含轉(zhuǎn)錄復(fù)合物(如轉(zhuǎn)錄起始因子TFIID亞基3 (TAF3),可以激活WNTβ-catenin靶基因)。組蛋白尾巴上的甲基(填充藍(lán)色矩形)為可以抑制或增加基因表達(dá)的蛋白質(zhì)創(chuàng)建對(duì)接位點(diǎn)。例如,H3尾部的賴氨酸27(K27)甲基化可以抑制基因表達(dá)。
3. LncRNAs
lncRNA通過(guò)多種方式作用為轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控或負(fù)調(diào)控,包括:與基因啟動(dòng)子或增強(qiáng)子相互作用;作為染色質(zhì)修飾蛋白復(fù)合物的引導(dǎo)分子對(duì)染色質(zhì)通路的修飾核結(jié)構(gòu)的管制;通過(guò)與靶mRNA和調(diào)控蛋白復(fù)合物直接相互作用調(diào)控mRNA的穩(wěn)定性;作為miRNA海綿,通過(guò)lncRNA序列中的多個(gè)特異性結(jié)合位點(diǎn)凝集miRNA 。lncRNA以發(fā)育和組織特異性的方式參與廣泛的生物學(xué)過(guò)程,包括細(xì)胞增殖、分化、凋亡和干細(xì)胞自交新。由于其功能多樣,lncRNAs在許多癌癥相關(guān)通路中發(fā)揮作用,如WNT、表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β (TGFβ)和p53信號(hào)通路,幾乎可以影響CRC癌變、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的所有病理生理步驟。
4. miRNAs
miRNAs通過(guò)與靶mRNA的3端非翻譯區(qū)(UTRs)的互補(bǔ)序列結(jié)合,發(fā)揮轉(zhuǎn)錄后阻遏因子的作用,控制60%的蛋白質(zhì)編碼基因的翻譯。miRNA可以調(diào)節(jié)特定的單個(gè)靶mRNA,也可以同時(shí)介導(dǎo)數(shù)百個(gè)基因的表達(dá)。由于miRNA通常位于基因組內(nèi)的脆弱位點(diǎn),它們的表達(dá)可以通過(guò)各種基因改變而失調(diào),包括點(diǎn)突變、缺失、擴(kuò)增和易位。此外,DNA高甲基化和低甲基化也可以改變miRNA的表達(dá)。許多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腫瘤組織和腫瘤鄰近正常組織之間存在不同的miRNA表達(dá)水平,包括CRC。miRNAs既可以通過(guò)抑制抑癌基因的表達(dá)作為致癌miRNAs(onco-miRNAs),也可以通過(guò)抑制癌基因的表達(dá)作為抑癌miRNAs(ts-miRNAs)。
下圖展示了一些lncRNAs和miRNAs,這些ncRNAs在幾乎在所有調(diào)控CRC相關(guān)的重要信號(hào)通路中起著重要作用。
鑒于表觀遺傳標(biāo)記或調(diào)節(jié)因子在CRC中的作用,表觀遺傳標(biāo)記或調(diào)控因子可作為臨床相關(guān)疾病的生物標(biāo)記物,來(lái)用于診斷、預(yù)測(cè)和治療。以血液為基礎(chǔ)的生物標(biāo)志物(血清或血漿)可能對(duì)CRC有診斷、預(yù)后或預(yù)測(cè)價(jià)值。內(nèi)鏡下切除的病灶中基于組織的生物標(biāo)志物也可能在臨床上用于改善對(duì)早期病變(原位癌或pT1)的侵襲風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè),并指導(dǎo)治療選擇和監(jiān)測(cè)策略。
基于糞便的生物標(biāo)記物(來(lái)自癌細(xì)胞)有許多潛在的診斷應(yīng)用;例如Cologuard(NDRG4甲基化、BMP3甲基化和KRAS突變)用于篩查腺瘤和早期CRC。內(nèi)鏡活檢正常直腸粘膜(比內(nèi)鏡切除侵襲性小)可以用來(lái)識(shí)別由于正常直腸粘膜的“視野缺陷”而出現(xiàn)異時(shí)性或同時(shí)性病變的高風(fēng)險(xiǎn)患者;例如內(nèi)鏡活檢組織中miR-137的甲基化是潰瘍性結(jié)腸炎相關(guān)CRC的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。最后,手術(shù)標(biāo)本(原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性腫瘤)中基于組織的生物標(biāo)記物也可能具有預(yù)后或預(yù)測(cè)作用。
CRC中候選的表觀遺傳標(biāo)志物有:
CRC中商業(yè)化的和臨床使用的生物標(biāo)記物有:
參考文獻(xiàn):JungGerhard,Hernández-Illán Eva,Moreira Leticia et al. Epigenetics of colorectalcancer: biomarker and therapeutic potential.[J] .Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020, 17: 111-130.
王盼飛 | 文案
讀文獻(xiàn),學(xué)病理-炎癥性腸病中的異型增生(一)
藥物治療的進(jìn)步和內(nèi)鏡篩查技術(shù)的提高已降低相關(guān)結(jié)直腸癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn),但I(xiàn)BD患者總體風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)10年為1%,30年為7%。同時(shí),伴有原發(fā)性硬化性膽管炎的IBD患者風(fēng)險(xiǎn)升高3-4倍。IBD患者發(fā)生腫瘤的機(jī)制涉及微生物環(huán)境改變、反復(fù)炎癥導(dǎo)致的遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)改變。隱窩干細(xì)胞突變(TP53和\/或KRAS)可能導(dǎo)致慢性損傷...
喝酒對(duì)身體好嗎
酒中的酒精對(duì)身體來(lái)說(shuō)是一種有傷害性的物質(zhì),如果每天攝取這種物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致身體的器官受到一定的影響,一般會(huì)帶來(lái)以下這幾個(gè)傷害。一、影響消化系統(tǒng) 大多數(shù)經(jīng)常喝酒的人的消化系統(tǒng)都不會(huì)好,因?yàn)榫凭珪?huì)給消化系統(tǒng)帶來(lái)極大的負(fù)擔(dān),天天喝酒會(huì)容易引起各種腸胃性疾病,如胃出血、胃炎等。二、出現(xiàn)精神方面的障礙...
喝酒對(duì)身體是否有好處?
據(jù)了解,長(zhǎng)期大量喝酒對(duì)人體健康容易造成影響。許多人長(zhǎng)期大量喝酒之后出現(xiàn)了多種身體不良反應(yīng),像常見(jiàn)的肝區(qū)疼痛,惡心反胃,頭痛等都和長(zhǎng)期大量喝酒有關(guān)。為了避免喝酒對(duì)人體造成損傷,人們應(yīng)該控制好飲酒量,適當(dāng)飲酒即可,而且最好不要經(jīng)常喝酒。但是,有人會(huì)反駁每天適量飲酒在某種程度來(lái)說(shuō)對(duì)人是有好處...
喝酒對(duì)人有好處嗎?
喝酒能夠讓人的身體變暖,但是如果長(zhǎng)時(shí)間喝酒,對(duì)身體就沒(méi)有多大的好處,所以需要節(jié)制。
相關(guān)評(píng)說(shuō):
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港南區(qū)差動(dòng): ______ 因?yàn)橐职┗蛴械任换螂[性作用,失活的抑癌基因之等位基因在細(xì)胞中起隱性作用,即一個(gè)拷貝失活,另一個(gè)拷貝仍以野生型存在,細(xì)胞呈正常表型.只有當(dāng)另一個(gè)拷貝失活后才導(dǎo)致腫瘤發(fā)生,如Rb基因.②抑癌基因的顯性負(fù)作用抑癌基因突變的拷貝在另一野生型拷貝存在并表達(dá)的情況下,仍可使細(xì)胞出現(xiàn)惡性表型和癌變,并使野生型拷貝功能失活.這種作用稱為顯性負(fù)作用或反顯性作用.如近年來(lái)證實(shí)突變型p53和APC蛋白分別能與野生型蛋白結(jié)合而使其失活,進(jìn)而轉(zhuǎn)化細(xì)胞
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