研究人员发现癌症发展的有效甲基化酶
最近的一项研究可能有助于解释癌症是如何通过基因的异常开启和关闭来发展的。研究人员发现，癌细胞中甲基标记的增加是由于这些细胞中发现的高效DNA甲基转移酶1 (DNMT1)酶。研究结果发表在蛋白质组学与生物信息学杂志．
植物和动物都有遗传机制，可以在不改变它们的遗传密码的情况下修改它们基因组的信息和功能。这种修饰过程被称为“表观遗传学”。这些表观遗传过程中最好的研究之一涉及在整个基因组中使用DNA核苷酸的化学标记甲基．这些“甲基标签”以特定的模式附着在胞嘧啶核苷酸上基因其他表达的序列由一组特殊的酶，称为甲基转移酶。
被表达并转化为蛋白质的基因没有“甲基”标签，但当这种甲基标签附着在DNA上时，基因表达就被关闭了。通讯作者、波士顿大学医学院(BUSM)医学讲师Sibaji Sarkar博士解释说:“甲基标签是否添加到基因中，在正常发育和癌症等疾病的发展过程中是不同的，了解这些过程是目前的一个主要研究课题。”根据萨卡尔的说法，之前已经发现癌症细胞甲基标签比正常细胞添加该标记的DNA甲基转移酶1 (DNMT1)的水平也更高，但没有人知道这两种增加是不成比例的。
研究人员集中研究了两种类型的细胞——癌细胞和正常的健康细胞。对于每一种细胞类型，他们使用数学希尔方程来确定8个选定基因的甲基化状态(甲基标记存在与不存在的甲基标记相比)是否与细胞中DNA甲基转移酶(DNMT1)的数量相关。他们发现，与正常健康细胞相比，添加这些标签的酶(DNMT1)在癌细胞中沉默的基因中更有效地工作。有趣的是，这种酶不能有效地作用于癌细胞中没有被甲基化沉默的基因。这种酶活性的增加被称为变构性，它在许多细胞过程中被观察到，包括向血红蛋白中添加氧气以有效地携带氧气。有待解决的突出谜团是，这种酶是如何选择性地选择一些基因来有效地甲基化的。
“由于这种高效的DNMT1酶可以促进癌症的发展，使用一种药物可以抑制这种变构增加酶活性也许有一天会对癌症治疗有益，因为它将针对癌细胞中超级活跃的甲基化过程。我们正在开发一种联合疗法，将这种表观遗传药物与其他更传统的药物结合使用，研究人员已经证明，这种疗法是有效的，能够减少癌症复发。”在联合治疗中加入表观遗传药物的想法是使癌细胞易感，并可能杀死癌症祖细胞和耐药癌细胞。
Sarkar和他的同事们认为，这些发现开始阐明DNMT1的调控如何影响甲基标记的正常和异常添加，从而影响一般的基因转录。“希望通过这项研究和未来的工作，我们将发现导致人类胚胎发育过程中基因差异沉默和表达的分子机制，以及包括癌症发展在内的许多疾病中这一过程的异常。这些知识将有望开发出对抗这些机制和治疗癌症的方法。”他补充道。DNMT1能有效地甲基化选择性基因的发现，使我们离基因的“开”和“关”开关又近了一步癌症的发展．最近的研究表明，通过创建一个绝缘区域，调节增强子和转录因子的相互作用，基因在转录上被沉默。在发育和包括癌症在内的疾病条件下，这些区域的形成和变形可能受到这种高效甲基化机制的调控。
