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DNA甲基化與癌癥福建醫(yī)科大學(xué)李丹DNA甲基化DNA甲基化是通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMTs）將甲基從S-腺苷蛋氨酸轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的5位來完畢的，參加調(diào)控基因的體現(xiàn)和細(xì)胞分化的過程，在哺乳動物的發(fā)育中有重要的作用。其特點(diǎn)有：DNA甲基化是重要的表觀遺傳修飾重要發(fā)生在DNA的CpG島通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMTs）來完畢可分為高甲基化和低甲基化DNA的高甲基化與低甲基化高甲基化：意味著基因的沉默低甲基化：意味著基因的激活

基因突變與DNA甲基化對不同腫瘤細(xì)胞的DNA分析表明，癌變細(xì)胞中出現(xiàn)基因突變的概率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期，而在轉(zhuǎn)錄組范疇內(nèi)檢測結(jié)腸直腸癌中由啟動子高甲基化引發(fā)的基因體現(xiàn)克制，發(fā)現(xiàn)高達(dá)5%的已知基因在腫瘤細(xì)胞中發(fā)生了異常的啟動子高甲基化。因此能夠推測，與基因突變相比，DNA甲基化變化在細(xì)胞惡變過程中可能發(fā)揮了更大的作用。腫瘤細(xì)胞含有下列特性：1.逃避細(xì)胞死亡(resistingcelldeath)2.對生長克制信號不敏感(evadinggrowthsuppressors)3.誘導(dǎo)新血管生成(inducingangiogenesis)4.無限的復(fù)制潛能（enablingreplicativeimmortality)5.組織浸潤和轉(zhuǎn)移（activatinginvasionandmetastasis)6.持續(xù)的增殖信號（sustainingproliferativesignaling)近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，特定基因的DNA高甲基化在這些過程中均發(fā)揮重要作用1.DNA甲基化與腫瘤細(xì)胞逃避細(xì)胞死亡機(jī)制p53基因是一種重要的抑癌基因，能夠促使損傷細(xì)胞發(fā)生凋亡INK4a/ARF基因啟動子區(qū)域的甲基化使p14ARF體現(xiàn)下降MDM2體現(xiàn)上升結(jié)合p53使p53發(fā)生蛋白質(zhì)水平的降解使細(xì)胞逃離p53引發(fā)的凋亡（p14ARF的作用是克制MDM2體現(xiàn)）1.DNA甲基化與腫瘤細(xì)胞逃避細(xì)胞死亡機(jī)制BNIP3，是一種凋亡有關(guān)因子，它定位于線粒體，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞在缺氧狀況下發(fā)生凋亡BNIP3啟動子區(qū)高甲基化引發(fā)BNIP3體現(xiàn)沉默造成細(xì)胞逃避缺氧時(shí)的凋亡2.DNA甲基化與腫瘤細(xì)胞對生長克制信號不敏感機(jī)制細(xì)胞生長克制因子對細(xì)胞生長的調(diào)控存在多個(gè)機(jī)制，其中由pRb參加的G1/S檢測點(diǎn)調(diào)控特別重要。正常狀況下：p16蛋白CDK4/6結(jié)合CDK復(fù)合物與周期蛋白D結(jié)合制止pRb不能磷酸化促使未磷酸化的pRbE2F結(jié)合制止細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期起到克制細(xì)胞生長的作用2.DNA甲基化與腫瘤細(xì)胞對生長克制信號不敏感機(jī)制DNA甲基化發(fā)生時(shí)：p16基因的啟動子區(qū)域甲基化p16蛋白體現(xiàn)受到克制TGFβ生長克制信號通路失去作用腫瘤細(xì)胞異常生長在丙肝病毒感染的肝細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)了丙肝病毒的核心蛋白(coreprotein)可引發(fā)p16基因啟動子的甲基化，p16體現(xiàn)水平下降從而增進(jìn)了細(xì)胞的分裂，在丙肝誘導(dǎo)的肝癌中起著重要的作用。3.DNA甲基化與誘導(dǎo)新血管生成機(jī)制新血管的生成是癌癥發(fā)生中重要的環(huán)節(jié)，新血管生成首先需要金屬蛋白酶分解細(xì)胞外基質(zhì)，再通過血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)來誘導(dǎo)血管生成組織金屬蛋白酶克制劑3（TIMP3）克制金屬蛋白酶的活性與VEFGR2結(jié)合制止血管生成腫瘤細(xì)胞中TIMP3的下調(diào)有一部分因素是由于啟動子區(qū)域的甲基化引發(fā)的4.DNA甲基化與腫瘤細(xì)胞無限復(fù)制潛能的機(jī)制癌細(xì)胞無限的復(fù)制潛能重要與端粒酶活性的升高有關(guān)；端粒酶能夠運(yùn)用RNA逆轉(zhuǎn)錄DNA，解決DNA復(fù)制時(shí)末端缺失的問題；正常狀況下端粒酶只有在受精卵和干細(xì)胞中才有活性，而腫瘤細(xì)胞大多含有高活性的端粒酶；端粒酶的重要構(gòu)成部分—人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)的活性與端粒酶活性高度有關(guān)。4.DNA甲基化與腫瘤細(xì)胞無限復(fù)制潛能的機(jī)制DNA甲基化發(fā)生時(shí)：啟動子區(qū)域特異性位置甲基化人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）激活端粒酶活性升高癌細(xì)胞無限復(fù)制潛能激活既往認(rèn)為hTERT的激活依賴于啟動子區(qū)域的甲基化，是至今唯一發(fā)現(xiàn)的因甲基化而激活的基因。但近來的研究表明，引發(fā)hTERT激活的啟動子甲基化有位置特異性，即與啟動子特定部位的甲基化及有關(guān)區(qū)域整體的非甲基化有關(guān)5.DNA甲基化與腫瘤組織的浸潤和轉(zhuǎn)移機(jī)制組織浸潤和轉(zhuǎn)移是細(xì)胞惡變的重要特性，近年來這方面的研究進(jìn)展快速，細(xì)胞骨架的異常調(diào)節(jié)與腫瘤轉(zhuǎn)移親密有關(guān)．正常狀況下，由α-連環(huán)蛋白把β-連環(huán)蛋白和E-cadherin固定到胞內(nèi)肌動蛋白纖維上來加固細(xì)胞連接E-cadherin體現(xiàn)下降是通過啟動子區(qū)域的甲基化來實(shí)現(xiàn)的氮胞苷(DNA甲基化酶克制劑)能夠上調(diào)E-cadherin的體現(xiàn)轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞E-cadherin普遍體現(xiàn)下降5.DNA甲基化與腫瘤組織的浸潤和轉(zhuǎn)移機(jī)制KiSS-1是近年發(fā)現(xiàn)的一種重要的腫瘤轉(zhuǎn)移克制基因KiSS-1增進(jìn)E-cadherin體現(xiàn)克制IV型膠原酶克制腫瘤轉(zhuǎn)移啟動子甲基化所造成的KiSS-1體現(xiàn)克制在胃癌、膀胱癌、肝癌的轉(zhuǎn)移中都有重要的作用5.DNA甲基化與腫瘤組織的浸潤和轉(zhuǎn)移機(jī)制抑癌基因LZTS1在一項(xiàng)針對乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，抑癌基因LZTS1的啟動子甲基化所造成的體現(xiàn)下降與乳腺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)．LZTS1啟動子區(qū)甲基化引發(fā)的體現(xiàn)下降在前列腺癌、非小細(xì)胞型肺癌、胃癌、乳腺癌中都與預(yù)后不良有關(guān)5.DNA甲基化與腫瘤組織的浸潤和轉(zhuǎn)移機(jī)制DFNA5是一種新發(fā)現(xiàn)的乳腺癌有關(guān)基因DFNA5甲基化后，其體現(xiàn)克制正常狀況下能夠增進(jìn)細(xì)胞淍亡造成腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移幾率增大6.DNA甲基化與腫瘤細(xì)胞持續(xù)的增殖信號的機(jī)制大部分的癌細(xì)胞不需要外界的生長刺激因子的作用就能夠完畢增殖，因素是細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)生了變化，造成促增殖因子作用的增強(qiáng)。SFRPs基因家族編碼的蛋白克制Wnt通路6.DNA甲基化與腫瘤細(xì)胞持續(xù)的增殖信號的機(jī)制DNA甲基化發(fā)生時(shí)：SFRPs的啟動子區(qū)域的高甲基化SFRPs體現(xiàn)克制刺激細(xì)胞分裂增進(jìn)Wnt通路的過分激活因而細(xì)胞在不需要外界生長刺激因子的作用下就能夠不停增殖7.microRNA的高甲基化與癌癥microRNAmicroRNA(miRNA)是細(xì)胞內(nèi)一種重要的非編碼RNA，其功效重要是通過與mRNA的3'UTR序列互補(bǔ)結(jié)合而克制mRNA的翻譯。miRNA在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)體現(xiàn)水平過程中發(fā)揮重要的作用7.microRNA的高甲基化與癌癥已發(fā)現(xiàn)多個(gè)miRNA在腫瘤細(xì)胞中因啟動子區(qū)高甲基化而造成轉(zhuǎn)錄克制。這些miRNA的靶基因中包含某些促分裂增殖的癌基因。miRNA體現(xiàn)下降使這些癌基因編碼的蛋白質(zhì)體現(xiàn)升高，從而加速腫瘤的發(fā)生發(fā)展。7.microRNA的高甲基化與癌癥在結(jié)腸直腸癌細(xì)胞系HCT-116中：miR-124a的啟動子區(qū)異常高甲基化miR-124a體現(xiàn)減少造成其靶基因CDK6過體現(xiàn)增進(jìn)腫瘤發(fā)生7.microRNA的高甲基化與癌癥在急性髓樣淋巴瘤中：miR-193a的啟動子區(qū)異常高甲基化miR-193a體現(xiàn)減少其靶基因c-kit過體現(xiàn)增進(jìn)腫瘤發(fā)生7.microRNA的高甲基化與癌癥乳腺癌中，miR-355能夠克制乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，由于miR-355能夠克制SOX4基因體現(xiàn)引發(fā)的細(xì)胞外基質(zhì)的酶解。miR-129-2是另一種和SOX4體現(xiàn)沉默有關(guān)的miRNA，在結(jié)腸直腸癌和胃癌中都發(fā)現(xiàn)了miR-129-2的啟動子區(qū)域高甲基化現(xiàn)象。DNA去(低)甲基化與癌癥與癌癥發(fā)生過程中DNA的甲基化不同，DNA的去甲基化涉及：1.特定基因的甲基化水平減少2.基因組范疇整體DNA甲基化的減少2.1影響染色體穩(wěn)定性和基因組完整性2.2影響重復(fù)序列的體現(xiàn)DNA甲基化與癌癥的診療表觀遺傳學(xué)的變化是細(xì)胞癌變的重要特性之一，因此，細(xì)胞DNA甲基化的變化能夠作為癌癥早期診療的重要根據(jù)細(xì)胞DNA甲基化水平的檢測:甲基化特異的PCR技術(shù)(methylation-specificPCR，MSP)由于MSP的高敏感性，對于癌癥的早期診療鑒別非常有利DNA甲基化與癌癥的診療DNA甲基化與癌癥的診療的優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好；有組織特異性；易于檢測；且其異常程度常與癌癥的進(jìn)展有關(guān)DNA甲基化與癌癥的診療在許多癌癥中都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了癌癥有關(guān)基因甲基化水平的變化：如外周血細(xì)胞的DNA低甲基化與膀胱癌的發(fā)生親密有關(guān)CDH13、MYOD1、MGMT、P16INK4b和RASSF1A基因的甲基化水平在常見的膀胱癌、直腸癌、肺癌、肝癌等細(xì)胞中都體現(xiàn)出了明顯的變化在非小細(xì)胞肺癌中，TFPI-2基因的甲基化普通意味著較差的預(yù)后DNA甲基化與癌癥治療與基因的突變不同，表觀遺傳學(xué)的改變大都是可逆的，因此，運(yùn)用藥品來變化細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)狀態(tài)可能是治療癌癥的一條新途徑DNA甲基化與癌癥治療現(xiàn)在的甲基化酶克制劑重要有zebularine和5-aza-2-deoxycytidine(5-ADC)：

5-ADC在實(shí)驗(yàn)中顯示了對骨髓增生癥、白血病和實(shí)體腫瘤都有明顯的療效Zebularine是一種很有但愿的口服DNMT克制劑，在小鼠的腸癌模型中能夠明顯減少息肉的數(shù)量DNA甲基化與癌癥治療基化克制劑如5-fluorodeoxycytidine(FdCyd)，N4-NPEOCDAC，RG108和epigallocatechin-3-gallate(EGCG)在實(shí)驗(yàn)中均體現(xiàn)出了對腫瘤的克制作用。DNA甲基化克制劑的研究才剛剛起步，但已體現(xiàn)出巨大的潛力，能夠預(yù)想在將來會成為癌癥治療的一種重要方面．結(jié)語越來越多的研究表明，DNA的甲基化異常和癌癥的發(fā)生發(fā)展有著親密的關(guān)系。