PNAS:蛋白复合物起着抑制胰腺癌的作用

2012年1月9日,据《每日科学》报道,根据美国斯坦福大学医学院的研究,一个众所周知负责控制DNA如何表达的蛋白复合物起到了以前未预料到的预防胰腺癌的作用。

科学技术的进步使得研究人员能够将正常和肿瘤的DNA进行比较分析,分析结果表明,斯坦福大学研究小组检查的70例胰腺癌患者中,约三分之一其多亚基SWI/SNF蛋白复合物中至少一个亚基被删除、突变或重排。此外,研究人员发现,恢复所丢失基因的表达能够减缓体外培养的胰腺癌细胞的生长,并导致它们进入一种引人注目的被称为"衰老"的状态。

"这的确是很强的基因证据,证明这个复合物在胰腺癌中起着作用,"病理学副教授Jonathan Pollack博士说,"这表明SWI/SN复合物的影响与其他知名的肿瘤抑制基因如p53齐名了。"

1月9日在线发表于《国家科学院论文集》(PNAS)的文章中,Pollack为通讯作者,第一作者为研究生Hunter Shain。

先前的研究一直未发现SWI/SN复合物抑制肿瘤的作用,这是因为能导致复合物丧失功能的改变广泛分布于复合物的5个亚基中。换句话说,一个人的胰腺癌可能含有一个蛋白亚基的突变或缺失,而另一个人可能在不同的亚基上有变化。单独考虑的话,每一种变化发生的频率相对较低。

Shain和Pollack使用了一种叫做阵列比较基因组杂交的方法,或者叫比较基因组杂交,针对正常和癌变的胰腺上皮细胞的基因组中不同的地方。这个过程依赖于单链DNA寻求和结合到它的互补序列的能力。通过比较肿瘤和正常的DNA结合到一系列参考序列的相对的数量,研究人员可以知道癌细胞是否包含在整个基因组特定区域遗传物质的缺失或扩增。这些拷贝数的变化往往发生在调节细胞生长失控的重要的基因或区域。

研究人员检查了大约70个不同的胰脏癌样本,包括约翰霍普金斯大学医学院的合作者提供的标本。48例来自于患者原始癌症样本已被哄诱在免疫缺陷小鼠上生长; 22例作为实验室培养的癌细胞株维持着。Shain将参考DNA序列的高密度阵列用于比较基因组杂交,这让他得到比以前更高的分辨率鉴定出了扩增或删除区域,将感兴趣的区域缩小到只有几千个碱基长的区域,而不是一大片的DNA序列。

当研究人员在分析阵列CGH结果时,他们发现许多已知的胰腺癌相关基因,同时也发现了一些新的候选基因。尤其是,他们发现SWI/SNF复合物的单个亚基的基因在约5%至10%的癌症样本中被改变了--一个有趣的发现,但在正常情况下并不足以引发立即开展进一步的调查。然而,当把这些亚基一并考虑时,Shain和Pollack意识到,超过三分之一的癌症样本中五个亚基中至少一个亚基的基因出现缺失、突变或重排。

"我们的目的是鉴定涉及胰腺癌的新基因,"Pollack说, "SWI/SN发挥了很重要的作用,这一发现令人兴奋。如果用其他方式,我们永远都不会发现它。它确实验证了全基因组分析的有效性。"

然后,研究人员尝试用人工的方法增加在癌细胞中被删除亚基的基因表达。他们发现,在实验室条件下,这些胰腺癌细胞重新表达了缺失的蛋白质,减缓了生长甚至开始衰老、或进入永久静置的状态,而不是失控的分裂。

SWI/SN参与胰腺癌既令人兴奋又富有挑战性,因为它对基因表达的影响是全局性的。DNA通常是紧紧地打包捆绑在被称为组蛋白的蛋白质周围,而DNA和蛋白质的组合被称为染色质。 SWI/SN通过重新定位组蛋白使得DNA能够接触到转录因子,支配DNA作为模板合成RNA,RNA随后作为模板翻译出蛋白质,在细胞中发挥作用。

"我们越来越意识到,染色质修饰和重塑在癌症中发挥了重要的作用,"Pollack说,他指出,最近的其他一些研究也归位到了控制基因组结构的蛋白质上来。 "我们现在想了解的是具体如何改变这种特殊的复合物来影响癌症的发展。主要的作用可能通过改变基因的表达能够达到。"

研究人员现在正通过人为的过表达或阻断编码各种SWI/SNF亚基的基因的表达在查明具体哪些基因对于驱动人类胰腺细胞的生长是重要的。

除了Shain和Pollack,其他斯坦福大学的研究人员也参与了这项研究,包括研究生克Craig Giacomini和病理学医学博士Karen Matsukuma。

这项研究由国家癌症研究所和Lustgarten基金会支持。