细胞机器的碎片揭示了癌症之间意想不到的变异性

癌症是一种失调的基因表达疾病。现在,来自杰斐逊(费城大学+托马斯杰斐逊大学)的研究人员发现,一种新的大类分子称为转移RNA(tRNA)衍生的片…

癌症是一种失调的基因表达疾病。现在,来自杰斐逊(费城大学+托马斯杰斐逊大学)的研究人员发现,一种新的大类分子称为转移RNA(tRNA)衍生的片段,它们与基因模板和基因产物有广泛的联系,这些基因模板和基因产物因癌症类型而不同。而且,这些互连可能受到癌症患者性别的影响。研究人员表示,研究结果可能为每种癌症提供新的攻击角度,也可以根据患者的性别进行调整。

细胞机器的碎片揭示了癌症之间意想不到的变异性

tRNA是帮助将遗传物质转化为在细胞中执行任务的蛋白质的基本分子。他们通过附加到称为信使RNA(mRNA)的中间基因拷贝并将其解释为蛋白质来实现这一点。近年来,研究人员已经发现证据表明,这些被称为tRNA衍生片段或tRF的tRNA的小片段与全长分子一样重要。

现在,在4月17日发表在癌症研究期刊上的一项新研究中,计算医学中心主任Isidore Rigoutsos和Jefferson计算医学教授Richard H. Hevner及其团队描述了他们对来自32种癌症类型的数据的分析。揭示了tRF,mRNA,蛋白质,基因组结构,重复元件和线粒体之间的一系列复杂关系。这些发现对癌症发展和新治疗靶点的研究具有重要意义。

酶将tRNA切割成不同长度的片段,研究人员最初想知道tRF是否可能不是细胞碎片。但在之前的研究中,Rigoutsos博士和他的团队表明,这些tRF的大小和具体顺序取决于它们所在的细胞种类。例如,相同的“母体”tRNA产生多个“子”片段,其在乳腺癌细胞中不同于前列腺癌细胞。“这让我们想知道其他癌症会发生什么,”Rigoutsos博士说,他也是Sidney Kimmel癌症中心 – 杰斐逊健康研究员的研究员。

在他们的最新研究中,研究人员从癌症基因组图谱中探测了32个可公开获得的癌症数据集,以寻找tRF与传统上在癌症中研究过的分子之间的联系。

分析显示,所有32种癌症类型都具有基本相同的tRF和mRNA。然而,研究人员发现tRF和mRNA在每种癌症的不同特定配对中相互关联。令人惊讶的是,即使tRF似乎在每种癌症中选择不同的mRNA伴侣,这些mRNA也属于相同的生物过程。这一发现表明癌症可能有多种不同的方式。它还表明,同一基因的表达在不同的癌症类型中会有不同的表现。

“这很重要,因为当我们试图治愈疾病时,我们首先要看mRNA,”Rigoutsos博士补充说。“但是,这些tRF-mRNA关联可以为如何进行治疗研究提供有价值的见解,因为它们似乎与每种癌症中的不同关系有关。”

这项新研究的一个意想不到的方面是发现线粒体参与了32种癌症。线粒体是一种细胞器,几十亿年来一直是高等生物细胞的组成部分。它为这些细胞提供了所需的能量。线粒体还维持其自身的22个tRNA集合,而细胞核维持单独的610个tRNA集合。Jefferson团队表明,22个线粒体tRNA的tRF是他们发现的所有tRF-mRNA关联的近一半。

受到线粒体明显深度参与的吸引,研究小组检查了与线粒体tRF相关的mRNA是否存在特殊情况。另一个惊人的发现被曝光。含有mRNA与线粒体tRF正相关的基因的基因组区域富含重复元件。重复元件是可变长度的序列片段,其具有遍布生物体基因组的许多拷贝。这些元素占人类基因组的一半以上。研究人员发现,研究小组还发现,与线粒体tRF呈负相关的mRNA在重复元素中被耗尽。

“重复元素的链接是我们真正没想到的,”Rigoutsos博士说。“几十年来,研究界一直在争论重复元素是否可以用于任何目的。现在,突然出现的线粒体与含有重复元素的mRNA有着过多的联系。”

但惊喜并没有止步于此。当Rigoutsos博士和他的团队按性别检查tRF-mRNA对时,他们又发现了一层复杂性。在膀胱癌,肾癌和肺癌中,他们发现许多tRF-mRNA对仅存在于男性患者中,或者仅存在于患有该疾病的女性患者中。

Rigoutsos博士说:“我们不知道之前的工作将tRF与患者的性别和癌症中的mRNA联系起来。这很有价值,因为它表明性别可以调节tRF及其与mRNA的关联。”

这项研究增加了该团队之前的健康个体和三阴性乳腺癌和前列腺癌患者的发现,揭示了tRF与种族/种族之间的联系。似乎tRF可能落后于基于性别和种族/种族的健康差异。研究结果还表明,tRF在细胞过程中的参与可能远比想象的更为明显。

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