腫瘤形成新機制 將顛覆科學家認知

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非轉譯區(untranslated regions, UTR)是一段位於 mRNA 編碼序列起始端側翼(5’UTR)和末端側翼(3’UTR)的序列。正如它們的名字,它們雖然由 DNA 轉錄成 mRNA,但不會被轉譯成蛋白質。UTR 通常由 RNA 結合蛋白(RNA binding protein)和 micro-RNA(miRNA)等非編碼 RNA 識別,與調節 mRNA 穩定性、轉譯和定位有關。當這些調節機制改變時,細胞及分子的訊息傳遞也會跟著改變,進而影響表型、導致疾病,甚至影響疾病結果。目前大多癌細胞的研究顯示,當 3’UTR 縮短,會活化致癌基因(oncogene)。

然而,近日由貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)和德克薩斯大學醫學分部(University of Texas Medical Branch, UTMB)研究團隊發表於《Nature Genetics》研究結果顛覆了現今癌症主流的認知,3’UTR 縮短促進乳癌腫瘤生長的機制是關閉腫瘤抑制基因(tumor suppressor gene)表現,而非活化致癌基因。

RNA 之間能藉由競爭結合共同的 microRNA 反應序列(microRNA response element, MRE)達到相互調節,而這種調控模式稱為競爭性內源 RNA(competing-endogenous RNAs, ceRNAs)。該研究團隊使用分子實驗並結合計算生物學(computational biology)來分析乳癌基因體的大數據,然後發現,轉錄體中,呈現出驚人的的 3’UTR 縮短富集,這些 3’UTR 縮短富集會扮演 ceRNAs 角色,其中 EPS15 和 NFIA 等 9 種 3’UTR 縮短基因會與腫瘤抑制基因 PTEN 競爭,進而阻斷 PTEN 基因表現。然後,該研究團隊使維持 3’UTR 序列穩定的 NUDT21 基因表現減弱(knockdown),結果發現 PHF6 和 LARP1 等腫瘤抑制基因表現也受到抑制。

該研究團隊 Wei Li 教授表示,過去人們總是將注意力集中於可能會導致癌症發展的基因突變上,但這種方法還不足以解釋所有癌症。因此他們採取了不同的方法,並且證實了 3’UTR 縮短在阻斷腫瘤抑制基因表現。藉由調控 3’UTR 縮短來調節 PTEN 和其他乳癌相關腫瘤抑制基因,進一步應用於乳癌治療或乳癌基因篩檢,都是未來可能會發生的事情。

延伸閱讀:顛覆雙股螺旋! 人類活體細胞首見四聯體 DNA

參考資料:
1. Nature Genetics (2018). Doi:10.1038/s41588-018-0118-8
2. https://www.bcm.edu/news/cancer/new-evidence-tumor-formation-mechanism

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