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由LINE-1编码的逆转录酶在癌症发生、发展和治疗中的作用

逆转录酶,又称反转录酶,英文名:Reverse transcriptase,RT酶


什么是LINE-1?


LINE, 是英文long interspersed nuclear element的缩写,中文是长分散核元件。

在高等真核生物基因组中,长分散核元件1(LINE-1)逆转座子代表了一个大的重复基因组元件家族。

他们使用逆转录酶(RT酶)进行转座,并将其编码为ORF2p产物的一部分。

在动物模型中,通过活化LINE-1元件的RNA干扰依赖性沉默、或使用逆转录酶(RT酶)抑制药物,可减少癌细胞增殖,促进其分化,并对抗肿瘤进展。

事实上,已经在转移性前列腺癌患者的II期临床试验中测试了非核苷RT抑制剂依非韦伦efavirenz。

在小鼠乳腺癌模型中,对ORF2p的深入分析表明,ORF2p在癌前病变中提前表达,在晚期癌症中高度表达,而在正常乳腺组织中几乎检测不到。

这为发现RT酶表达的肿瘤对逆转录酶(RT酶)抑制剂具有治疗敏感性提供了理据。

我们总结了机制和基因分析研究表明,丰富的LINE-1衍生RT酶可以“隔离”肿瘤细胞中用于逆转录的RNA底物,导致RNA:DNA杂交分子的形成,并损害调节性miRNAs的整体产生,对细胞转录组具有全局性影响。

基于这些数据,LINE-1-ORF2 编码的逆转录酶具有表观遗传学水平的促肿瘤潜能。

我们提出了一个模型,其中LINE1-RT酶驱动一个以前未被认识到的全局调控过程,放松调控可以驱动细胞转化和肿瘤的发生,可能意味着癌细胞异质性。


简介:


基因组和表观基因组景观起源中的逆转移机制

人类基因组的完整测序揭示了意想不到的发现,即编码基因仅占总基因组的1.2%,而其余部分由非编码DNA构成。

非编码序列历史上被贴上了不好的标记,被定义为“垃圾”或“自私”的DNA。

有证据表明,近50%的人类基因组是由明显无功能的转座“遗传寄生虫”构成的,这种寄生虫被认为在进化过程中越来越多、应该被丢弃的染色体。


转座因子的两个主要家族形成了真核生物基因组的特征:


1. DNA转座子,它通过“剪切粘贴”机制调节,

2. 逆转座子,它通过“复制和粘贴”来调节,这一过程需要将RNA中间体逆转录成cDNA拷贝,作为逆转录转座的初步步骤,促进了真核生物基因组中的逆转录元件广泛扩展。

这种机制中的一个关键因素是由LINE-1反转录转座子本身编码的酶逆转录酶(RT酶)。LINE-1是促进人类细胞逆转位所需的逆转录酶活性的来源。

LINE-1元件实际上包含两个开放阅读框ORF1和ORF2,分别编码ORF1p(一种RNA结合蛋白)和ORF2p,具有逆转录酶(RT酶)和内切酶(EN)活性。

由ORF1和ORF2蛋白组成的LINE-1衍生的逆转座机制对自身的LINE-1 RNA具有顺式偏好。

LINE-1衍生的逆转录酶也用于其他RNA的逆转录/反转录转座,包括Alu元件、SVA(SINE-R/VNTR/Alu)元件和mRNA,它们产生大量的处理过的伪基因,几乎与原始编码基因一样多。

目前已经证实,逆转录酶起始序列有助于形成基因组,并构成进化上保守的染色体DNA的很大一部分,总共占人类基因组的近50%。

如此广泛的保守DNA表明了逆转座子的功能重要性。毫不奇怪,在正常和病理背景下,反转录转座子越来越多地参与基本的基因组功能。

事实上,作为基因组的高度动态组成部分,它们为遗传和表观遗传变异和新奇性提供了源源不断的来源,从长远来看,它们是基因组进化的主要驱动力。

详细描述逆转录转座在基因组生物学和进化中的所有功能意义将超出本文的范围,但大量的信息将在综述中讨论。


近年来,高通量测序技术的出现为新的基因组插入提供了一个精确的定位,将焦点从以基因为中心转移到全基因组。

这通过揭示新颖、且出乎意料的复杂基因组图谱,彻底改变了基因组组织的传统模式。现在的研究表明,基因组中充斥着反向转录的序列,其中许多与多种疾病,特别是癌症的发病有关。

ENCODE项目联合体显示,大约80%的人类基因组普遍是被转录的;事实上,相当比例的小而长的非编码转录物是全基因组调控网络的功能成分。

小RNA领域的发现令人震惊,根据小RNA的来源及其相互作用的蛋白质,它可以分为microRNA(miRNAs)、内源性小干扰RNA(endo siRNAs或siRNAs)和Piwi相互作用RNA(piRNAs),

这一令人震惊的发现揭示了一个RNA介导的调控网络,它控制着基因组结构和转录组学特征,影响着许多生物过程。

越来越多的数据表明,小RNA和逆转录酶元件之间存在着双重关系:一方面,小RNA在转座子防御途径中扮演着“基因组守护者”的角色,旨在抑制逆转录酶元件的迁移;另一方面,反转录因子与它们的生物发生密切相关,因为在所有三个类别中,越来越多的小RNA具有公认的反转录转座子衍生源头。


长非编码RNA (lncRNAs)是哺乳动物转录体的组成部分,是一类异质的、由数千种聚合酶II转录的RNA物种组成,经多糖基化、拼接,主要定位于细胞核。

大部分lncRNAs是由反义RNA组成的,具有致癌或抑癌作用;后者与正义转录物一起,在全基因组调控网络中被识别,这些调控网络进行表观遗传学微调基因组表达,在肿瘤发生、分化和发展中具有重要意义。

lncRNA与DNA基和逆转录元件家族的可转位元件也有紧密的联系,它们发生在近80%的成熟lncRNA转录子中,占人类lncRNA总序列的30-40%。

根据整个物种的保守程度,逆转录酶衍生起源的大部分基因组序列在整个进化过程中高度保守,并被分类为保守,高度保守和超保守元件(UCR)。

通过对29种哺乳动物基因组的大量调查,纵观基因组,它是复杂的综合功能系统,其中相当一部分非外显子序列是从可移动元件插入中提取出来的,以组装大规模的调控回路。

这些回路的放松调节与包括癌症在内的多种疾病有关。


LINE-1编码的逆转录酶是癌症中一个被低估的新角色

虽然逆转录转座因子被广泛研究和表征,但令人惊讶的是,逆转录转座子编码的逆转录酶活性长期以来未能引起同等的重视。

自巴尔的摩(1970)和特明和美穗提(1970)于1970年发现RT酶以来,由感染性逆转录病毒编码的逆转录酶上已经得到了广泛的研究,因为它具有临床意义。

相比之下,内源性细胞RT酶长期以来被忽视,尽管许多线索暗示它与胚胎发生和肿瘤发生等相关的过程。

在巴尔的摩和泰明发现几十年后,大量证据表明内源性RT酶表达在发育过程中受到调节:低水平的逆转录酶(如果有的话)在分化的非病理组织中表达;

表达增加是典型的低分化和高增殖细胞,例如早期胚胎和转化细胞。总体而言,这与一观点一致,即LINE-1表达增加和逆转录因子活化与肿瘤发生有关。


与分化的静止细胞相反,具有低分化和高增殖状态的组织和细胞是高RT酶表达的位点,并为逆转录转座提供了允许的环境。

在此之后,一些研究已经在癌细胞中进行反转录酶抑制,或者使用非核苷反转录酶抑制剂,或者RNA干扰(RNAi)介导的RT酶编码LINE-1元件的下调。

在后一种情况下,RNAi测试是使用针对人类全长、高表达的LINE-1的ORF-1编码域的双链siRNA寡核苷酸进行的。

人们发现了药物介导的和RNAi介导的方法,减少LINE-1衍生的RT酶,减少增殖,促进分化,并重新编程几种癌细胞系(人黑素瘤,成胶质细胞瘤,骨肉瘤和前列腺,结肠癌和小细胞肺癌)。

这为LINE-1编码的逆转录酶在肿瘤发生中的作用提供了早期证据。依法韦仑对LINE-1逆转录和逆转录的抑制作用在体外试验中得到了进一步测试,最近在乳腺癌和胰腺癌细胞系中证实了其抗增殖和分化潜能。

此外,依非韦伦对异种移植了人类致瘤细胞的小鼠的治疗导致体内几种肿瘤类型的进展停滞或显着减慢。

重要的是,RNAi介导的LINE-1下调显著降低了裸鼠中人癌细胞的致瘤潜力。这些作用是可逆的,并且在停止RT抑制治疗后,肿瘤细胞恢复到其原始的去分化表型和不受限制的增殖能力;

这些观察为RT的表观遗传作用提供了初步的线索。


由LINE-1编码的逆转录酶在肿瘤发生中的作用不同于其他两种潜在来源的RT酶活性,即内源性逆转录病毒(HERVs)和端粒酶相关RT酶(TERT)。

首先,RNAi介导的HERV-K表达下调对癌细胞的增殖和分化率的影响可以忽略不计,而相反,LINE-1特异化RNAi后,影响显著。

第二,在我们的实验中,LINE-1衍生RT酶的抑制剂引起治疗细胞的快速变化,不同于靶向端粒酶的药物,后者在长期治疗后减少癌细胞的增殖;

因此,这些数据排除了TERT促进细胞对反转录酶抑制剂快速反应的可能性。

然而,值得注意的是,LINE-1 RT酶对端粒维持至关重要,鉴于癌细胞中的LINE-1基因敲除与以下因素相关:

(i)端粒长度减少,

(ii)端粒酶活性降低,以及

(iii)端粒酶mRNA水平降低,。

这些结果共同揭示了LINE-1 rt对TERT的功能影响。

因此,尽管TERT不参与针对逆转录转座子衍生的真正的RT的抑制剂引起的变化,但是LINE-1元件的活性水平可能会影响TERT。这些发现再次强化了LINE-1 RT酶在肿瘤发生中起主要作用的观点。



在癌症进展中的LINE-1 ORF2编码的RT酶活性


最近,人们对ORF2编码的逆转录酶作为女性易感MMTV-PyVT肿瘤的标志物的适合性进行了评估。

在这些女性中,出生后不同时间提取的乳腺癌组织代表了癌症的进展阶段。在正常乳腺组织中,免疫组织化学(IHC)检测不到ORF2p,但在肿瘤发生的早期,在出现典型的组织学改变和公认的癌症标记物(如Ki67和表皮生长因子受体ERB2)之前,就会触发ORF2p的表达增加;肿瘤生长过程中进一步上调。这些发现与产生ORF2p的低甲基化LINE-1序列的概念非常相关,与正常组织相比,低甲基化LINE-1序列是癌症基因组和癌前病变的典型特征。

LINE-1产物在癌前乳腺组织中的大量表达提示了这是一种可开发的工具,作为早期癌症检测的潜在诊断生物标记物:在出现可识别的组织学改变之前,通过逆转录酶增强识别易发癌病灶,可以扩大治疗干预的机会窗口,如果与RT酶抑制治疗的发展相关,可能是最有效的。

有趣的是,LINE-1产物的丰度和亚细胞定位也被认为对人类转移性乳腺癌具有预后价值。


目前,抗癌症战役的重要目标包括:在肿瘤扩散前确定新的早期标志物,以及开发新的治疗方法以替代传统的细胞毒性化疗。

在一次批判性重新评估中,Hanahan(2014)指出,对癌症的战争如果不失败,肯定也不是胜利,并建议治疗策略应避免沿着多个高度多样化的狭窄途径分散化,这些路径针对许多底物,每种底物对特定癌症都具有高度选择性。相反,治疗的“子弹”应该击中不多、却是大量癌症共有的目标。

LINE-1 ORF2编码的反转录酶将满足这些标准,同时代表一个早期诊断的癌症标志物,一个值得追求的治疗靶点和一个新出现的促癌机制的驱动成分。


逆转录酶依赖性促癌机制的分子基础


如上所述,逆转座事件不仅在形成基因组格局方面,而且在指导旨在微调多种基因组功能的调控网络方面具有根本性的作用。

近几年来的研究表明,反转录转座机制除了是新插入引起的基因组变异的一个著名来源外,在细胞转录体上也发挥着全局性的表观遗传学调控作用。

LINE-1 ORF2编码的逆转录酶是这种机制中的一个新的参与者。

由于发现肿瘤细胞系具有丰富的LINE-1编码逆转录酶2013年,Sciamanna等人通过比较微阵列分析反转录酶抑制前后黑色素瘤细胞的整体转录图谱,探讨RT酶可能发挥作用的机制。

结果表明,逆转录酶抑制可调节一系列编码基因的表达,也可调节长的和小的非编码序列,包括UCR和miRNA。miRNAs实际上是逆转录酶依赖机制的重要组成部分;事实上,已知参与细胞分化、细胞生长、肿瘤发生和转移进展的一个亚群被证明对反转录酶抑制具有高度反应性。

许多编码miRNA的基因与富含Alu重复序列的基因组区域显著相关,进一步加强了miRNA和反转录转座子之间的联系。前miRNA基因座与高密度逆转录酶元件的物理关联,实际上表明后者可以对miRNA的表达产生调节性的“位置效应”。

从黑色素瘤和前列腺癌细胞系中提取的核酸的氯化铯密度离心分析中发现了支持RT酶协调作用的实验证据,其中含有“天然”或依法韦伦抑制的RT酶:通过浮力密度分析,依据DNA:RNA杂交密度的LINE-1-Alu-分子在肿瘤细胞中被选择性识别,经依法韦伦治疗后消失,在未转化的人类成纤维细胞中缺失。

因此,DNA:RNA杂交物是癌细胞中一种特别丰富的成分,即使不是唯一的,也是通过RNA模板的反转录产生的,尽管不完全,但主要是由LINE-1和Alu转录物提供的。

这些数据表明促癌RT酶依赖机制在肿瘤细胞中是活跃的,并且可以通过抑制LINE-1 RT酶来阻断。

基于这些数据,Sciamanna等人提出了一个模型,据此癌细胞中高表达的LINE-1 RT酶可以截获RNA,并通过反转录将其转化为RNA:DNA杂交体。

该模型的核心是RNA:DNA杂交的RT酶依赖性产生,与功能性miRNA谱的改变相关,在癌细胞中高LINE-1衍生RT酶的条件下观察到并可由RT酶抑制剂调节。

大量数据表明,miRNA在癌细胞中的表达确实下调,对细胞命运有着深远的影响。许多小RNA,包括7SL RNA、tRNAs、小核RNA和YRNA,已知在伪基因发生的中间步骤中作为反转录的模板。

假设miRNA前体也可能被转录是合理的。杂交RNA-DNA分子的产生与癌细胞中异常的miRNA图谱相关的观察结果实际上表明逆转录酶可以“减去”RNA前体。因此,防止或减弱双链RNA dicer (dsRNA Dicer)底物的形成,以促进成熟miRNAs的生物合成:这最终将有助于为癌症表型的发生建立有利的条件。

逆转录酶抑制导致被回复的miRNA形成,很可能重建了它们的调控网络,这与根据经验确定的逆转癌症表型的能力一致。

与这一观点一致的是,与正常细胞相比,在乳腺癌中发现针对LINE-1表达、并能够诱导其启动子甲基化的LINE-1特异性siRNA的子集被下调。

相反,被siRNAs抑制的LINE-1上调参与肿瘤抑制的miRNA表达。

总的来说,这些发现表明LINE-1编码的RT酶在设置易患癌症的细胞状态中起着协调作用。


尽管LINE-1酶机制优先反转录自身的RNA,但散布在哺乳动物基因组中的无内含子伪基因的存在表明,从蛋白质编码基因转录的mRNAs也是内源性RT酶反转录的底物。

这表明反转录酶依赖机制,除了靶向miRNAs外,还可以靶向更多的RNA类,编码和非编码的,小的和长的RNA,尽管对那些与逆转录酶序列相关的或来源于逆转录酶序列的RNA可能有偏好。

与这一观点一致,2013年,Sciamanna等人发现,黑色素瘤细胞中约三分之一的依法韦伦下调的miRNAs聚集在染色体19(C19MC)上,其核心是高密度的灵长类特异性Alu重复序列,这些重复序列被证明与miRNAs编码基因共同进化。

一项独立的研究也报道了LINE-1沉默导致乳腺癌细胞中miRNA表达的失调。


总之,作为反转录酶依赖的调节机制的平衡组件,LINE-1表达和小RNA网络出现在正常分化和转化非分化细胞状态的交汇点:当一个组分升高时,另一个组分衰退。

值得强调的是,miRNA功能的部分失活不是癌症的独有特征,而是一种生理现象,与早期植入前胚胎相同,在这种情况下,miRNA途径再次受到短暂抑制。

此外,在肿瘤发生和胚胎发生中,miRNA失活伴随着LINE-1活性的爆发。在下一段中,我们将讨论这个惊人的类比,并提出生理和病理过程具有相同的反转录酶依赖机制。


用基于RT酶的机制作为肿瘤发生和胚胎发生中分化的全局调节手段


在先前的发育研究中,对LINE-1编码的RT酶活性和蛋白质在配子和早期胚胎中的存在进行了评估,以探讨这种酶在胚胎发生中的潜在作用。

出人意料的是,Giordano等人(2000年)在成熟的小鼠精子中发现了RT酶活性,首次提示反转录酶可能以某种方式参与早期胚胎发生。

精子内源性RT酶远不是由“基因组寄生虫”编码的无功能残体,而是具有完全的酶活性,能够在cDNA拷贝中反向转录外源RNA分子,这些RNA分子被精子吸收并内化,然后在受精时传递给胚胎。

2003年,Pittoggi等人进一步发现,RT酶也存在于早期胚胎中,并且按严格要求植入前发育:事实上,将合子暴露于逆转录酶抑制剂或反义介导的LINE-1下调,两者都导致了两细胞和四细胞胚胎阶段的发育急剧停滞,基因表达谱发生了全面改变。

有趣的是,受精在几个小时内激活合子中的反转录波,然后在第一次细胞分裂中传播;这伴随着新的LINE-1拷贝的产生,这些拷贝大多作为非整合的染色体外结构保留下来。

胚胎逆转录酶活性的间接证据来自于一些研究报告,利用转基因小鼠和大鼠模型,人类干细胞、以及人类和啮齿类动物发育的早期阶段发生体细胞LINE-1逆转转座。

这些发现表明,内源性逆转录酶在胚胎发生的早期阶段是活跃的,在那里,它似乎对基因表达的表观遗传调控有影响,并且对发育程序的展开是必要的。


对癌症和胚胎发育的研究一致地指出,基于逆转录酶的机制在早期胚胎发生中被生理激活,在分化组织中被抑制;

它在体细胞中的非程序性再激活具有促癌作用,导致细胞增殖增加和分化丧失,类似于胚胎生长。

众所周知,肿瘤和胚胎具有多种细胞、生物化学和分子特征,在胚胎发生中典型表达的基因在正常分化组织中沉默,在肿瘤中重新表达。

这些情况支持这样一个结论,即肿瘤的发生往往重演了发育模式。

在这个概念框架中,Spadafora在2015年提出,RT酶依赖机制是连接胚胎发生和肿瘤发生的生理和病理过程共享的功能类比的来源。


癌症异质性的形成原因

反转录转座子机制对应激刺激高度敏感。因此,根据内源性或外源性应激源的性质和强度,LINE-1在不同细胞中的表达水平不同。

我们提出,RT酶的差异激活(包括应激)可以产生具有人类癌症特征的异质分化细胞群。

目前尚不清楚的是,在癌症中观察到的细胞异质性是否反映了正在经历一个渐进转化“轨迹”的细胞群的存在,即从原发性癌症状态开始,然后演变为转移性细胞,或者在一个单一的应激反应事件中是否同时出现一系列广泛的细胞变异。

基于以上讨论的数据,人们很容易猜测后者就是如此;具有不同程度恶性肿瘤的细胞(其中一些可能具有转移能力)可能同时起源于单一全基因组应激激活的LINE-1-RT酶表达。

在这个假设模型中,如图1所示,正常细胞(绿色)中由外源性和/或内源性刺激触发的LINE-1表达的爆发将产生一系列具有不同水平的LINE-1依赖性RT酶活性的细胞群(由不同颜色的细胞表示),与癌前病变同时出现。

我们认为,不同水平的LINE-1激活对应不同程度的细胞去分化;在此过程中,胚胎调控模式可以重新激活,并诱导体细胞恢复到胚胎样状态。

低水平的LINE-1激活将产生适度的去分化效应,而高水平的激活将决定更广泛的胚胎模式的再激活,从而产生更具攻击性的“胚胎类”转化细胞。

同时源于逆转录酶表达激活的细胞群将在整个癌症进展过程中差异增殖,从而导致癌症异质性。图1所示的模型受到了人类癌症起源的“大爆炸”假说的启发。在该假说中,一个单一的先祖事件被认为起源于癌细胞群体的异质性,然后这种异质性将平行发展和扩展。

具有异质侵袭潜能的细胞同时产生也可能为原发性来源不明的转移性肿瘤的发生和扩散提供一个可能的解释:

这些是在无法确定原发性肿瘤的患者中发现的一类相对罕见的转移性肿瘤,占所有癌症诊断的3-5%。

美格生物:由LINE-1编码的逆转录酶/RT酶/反转录酶在癌症发生、发展和治疗中的作用

图1。RT酶依赖诱导癌细胞异质性的模型。

体细胞中LINE-1元件的失调表达(绿色)引起RT酶活性的爆发(红色扩展),其在不同水平(由不同颜色阴影表示)放松对单个细胞转录组的调控:这是异质癌细胞群体起源。

因此,在该模型中,癌细胞异质性将在不同细胞中差异表达的RT酶活性的早期爆发之后设定。然后癌症将随着各种细胞群的扩大而发展(见图右侧)。


更一般地说,该模型预测DNA突变在癌症进展中的作用相对较小,因为细胞转化被认为是起源于反转录酶介导的“胚胎”调节回路的再激活,主要作用于分化细胞的表观遗传学水平。

尽管需要进一步的实验测试,该模型建立在新兴证据的基础上,这些证据表明RT酶作用于几个RNA类,并且通过调节逆转录酶水平与其可逆性相一致。

逆转录转座因子也通过插入突变产生广泛的变异,从而明显影响基因组功能。

尽管在癌症背景下通过高通量测序数据确定了大量的突变,但它们在肿瘤发生中的作用通常是不明确的,据报道,易感基因突变事实上只在5-10%的人类癌症中起到了致病作用。


研究表明,不同肿瘤类型的基因组含有数百个新的体细胞插入,选择性地在肿瘤基因组中发现。

然而,尽管有这些报道,L1逆转录转位事件作为“驾驶者”突变(即在肿瘤发生中具有致病作用)或作为“乘客”(即表现出与细胞转化相关的基因组调控缺失的后果)的一般含义仍然是一个开放的问题。

插入被记录在案,并归因于特定情况下的诱因触发;其中,在乳腺癌和结肠癌中,LINE-1分别存在于c-myc基因或抑癌基因apc中;在这些情况下,LINE-1插入应该分别具有激活(c-myc)或抑制(apc)的作用。

另一方面,Alu插入也会导致1型神经纤维瘤病。然而值得一提的是,LINE-1、Alu和SVA的插入对癌症的发生只起到了很小的作用(<0.5%)。

这为肿瘤发生的非插入机制留下了足够的空间,这些机制与逆转录转座子有关。此外,新的插入可能导致肿瘤发生的概念很难与我们和其他实验室观察到的与各种癌细胞中LINE-1 RT酶抑制相关的“治疗”效应的完全可逆性相一致。

因此,在我们的模型中,插入突变虽然没有被完全排除,但作用不大。

我们认为,在许多肿瘤中观察到的大多数逆转录转位插入,反映了抑制逆转录酶活性的失败(癌症中的常见失败),而不是肿瘤发生的原因。


从一个极端的观点来看,突变往往代表了肿瘤相关的全局放松管制的可容忍的结果,而不是原因。

迄今为止总结的证据表明,解除调节的RT酶活性可能与其他关键的表观遗传过程(如DNA低甲基化和染色质重塑)结合,有助于形成促肿瘤表达谱,从而有利于癌细胞的表型可塑性和多样性。


癌症是一种可逆的“发育”障碍和分化疗法


如上所述,由逆转录酶调控的非编码RNA图谱可以全局调控细胞分化。越来越多的证据表明,癌细胞中发生的非程序性RT酶再激活或正常细胞中的发育调控抑制,分别足以促进细胞去分化或稳定分化状态。

肿瘤的发生可以看作是胚胎发生中活跃的、成年期沉默的全基因组网络的错误恢复,而分化过程可以看作是一系列短暂的、可逆的细胞状态,其中反转录酶活性被可变地激活。

根据这一观点,癌症也是一种可逆现象,因此可能被RT酶抑制性分化诱导剂调节。在过去的几十年中,随着致瘤表型的丧失或减弱,“正常”分化程序可以恢复到癌细胞,这一想法激发了许多研究和临床工作。

也许最著名的例子是以维甲酸为基础的分化疗法的发展,成功应用于治疗急性早幼粒细胞白血病(APML)。

维甲酸是一种强大的形态发生和分化剂,在过去几十年中一直是研究的对象,其结果不能在这里详尽地讨论。

然而,其他将同样原理应用于实体瘤的尝试,迄今为止的结果较为有限。从体外实验、动物模型的临床前试验和最近的人体试验中获得的数据集中于将LINE-1编码的反转录酶作为非细胞毒性、诱导分化的癌症治疗的有效靶点;逆转录抑制似乎是一种常见的条件,足以逆转成瘤性和恢复分化为多种癌细胞。


结论

不断增长的数据削弱了终末分化作为一种稳定获得条件的概念,这揭示了:

(i)分化状态更应该被视为短暂的条件,

(ii)即使存在基因组改变,表观遗传学也常常战胜遗传学。

表观遗传学改变可以有效地绕过与肿瘤发生相关或由肿瘤发生引起的遗传改变,并重新编程基因表达谱,恢复或减轻细胞的恶性表型。

LINE-1 编码的逆转录酶作为一个关键的表观遗传调控因子出现在正常和病理发育的交汇点。

因此,逆转录酶活性水平有可能改变细胞的生物平衡向一个或另一个方向。在我们看来,这些发现和新出现的概念,除了它们的临床意义外,还实现了Temin的早期预测,即内源性RT酶活性在正常发育(如胚胎发生)和病理学(如癌症)中起作用。


参考文献

The Reverse Transcriptase Encoded by LINE-1 Retrotransposons in the Genesis, Progression, and Therapy of Cancer

Ilaria Sciamanna, Chiara De Luca and Corrado Spadafora


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