Desoxyribonukleinsäure oder DNA kodiert Informationen, nicht nur in Ihrer Sequenz sondern auch in seiner Form. Aufbauend auf den bisherigen Barend Arbeit, ein team von Wissenschaftlern, geführt von den Forschern an der Universität von Kalifornien in San Diego, UC San Diego Zweig des Ludwig Institute for Cancer Research, Stanford University und dem Howard Hughes Medical Institute, berichtet, dass in Krebs, verschiedene Donut-förmigen Kreisen der extrachromosomal DNA (ecDNA) finden sich reichlich in menschlichen Tumorzellen; ändern, wie Krebs-Verwandte Onkogene exprimiert werden; Förderung von aggressivem malignen Verhalten; und spielen eine wichtige Rolle bei der Fähigkeit von Tumoren entwickeln sich schnell und Bedrohungen widerstehen, wie Chemotherapie, Bestrahlung und andere Behandlungen.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht in der November 20, 2019 online-Ausgabe von Nature.
„Das ist ein Paradigmen-Wechsel. Die Form von Krebs ecDNA ist anders als normal, DNA, und das hat wirklich wichtige Auswirkungen, sowohl für unser Verständnis von Krebs-Biologie und klinische Auswirkungen,“ sagt Paul S. Mischel mit ein, MD, professor in der UC San Diego-Schule der Abteilung der Medizin der Pathologie und der Ludwig-Mitglied.
Mischel mit ein, ist co-senior-Autor der Studie mit Vineet Bafna, Ph. D., professor of computer science and engineering an der Jacobs School of Engineering an der UC San Diego; Howard Y. Chang, MD, Ph. D., Ludwig, Professor der Krebs Genomics-und Genetik an der Stanford University und dem Howard Hughes Medical Institute; und Bing Ren, Ph. D., professor der zellulären und molekularen Medizin an der UC San Diego School of Medicine und an der Ludwig-Mitglied.
Die menschliche DNA in der Regel bildet langen, gewundenen Doppel-helices des genetischen Materials: etwa 3 Milliarden Basenpaaren, organisiert in 23 Paare von Chromosomen, die auf wundersame Weise zurechtgestutzt, jeder Zellkern, jede durchschnittlich nur sechs Mikrometer im Durchmesser. (Verlegt aus end-to-end -, alle die DNA in einer einzelnen Zelle Zellkern verlängern würde etwa sechs Fuß und alle die DNA in einer person ‚ s Körper umfassen würde etwa das doppelte der Durchmesser des Sonnensystems, mehr als 7 Milliarden Meilen.)
In den Menschen und andere eukaryote Organismen, normale DNA ist verpackt in Zellkernen von fest wickelte Sie um eng gebündelten Clustern von proteinkomplexen, sogenannten Histon-octamers. Um Zugriff auf und Lesen Sie die DNA, die genetischen Anweisungen, die Zellen verlassen sich auf Enzyme und komplizierte Maschinen zu schneiden und verschieben von bits und Stücke, so dass nur Teile zugänglich, in einer Zeit, nicht anders als das Lesen eines teilweise geöffneten Blättern.
Aber Krebs Zellen, berichten die Forscher, teilen einige Gemeinsamkeiten mit den Bakterien, die enthalten zirkuläre DNA, die in der Regel mehr zugänglich. Um zu untersuchen, wie die Form der ecDNA schlägt in Funktion, die das Forscherteam entwickelt topographisch informiert kreisförmigen Karten von onkogenen extrachromosomal DNA. Sie fanden, dass die zirkuläre ecDNA in Krebs, obwohl die Wunde um protein-Kerne, ist hoch zugänglich, so dass die weitere access points und Orte, an denen genetische Informationen können schnell transkribiert und exprimiert. Diese Funktion ermöglicht es, Tumorzellen zu generieren enorme Mengen an Wachstum-Förderung Onkogene—und entwickelt sich schneller und reagieren stärker auf die Veränderung der Umwelt und potenzielle Bedrohungen.
„Durch die zeigen, dass ecDNA ist kreisförmig, dann tüftelten seine epigenetische Organisation, zeigen wir, dass wir etwas sehr mächtiges,“ sagte Mischel mit ein. „Diese einzigartige Form in menschlichen Krebs-Zellen ist ganz anders als normale menschliche DNA. Es ist wirklich wirft ein neues Licht auf die 3-D-Organisation des verschraubt-Krebs-Genom-und epigenom, die jetzt bietet eine mechanistische Grundlage für das Verständnis, warum bestimmte Tumorzellen sind deshalb so aggressiv.“
Die Ergebnisse bauen auf Forschung veröffentlicht im Jahr 2017 berichten, dass kleine Fragmente der kreisförmigen DNA-Codierung Krebs-Gene wurden weit häufiger als bisher angenommen—nachgewiesen in fast der Hälfte der menschlichen Krebsarten, aber nur selten in normalen Zellen—und wahrscheinlich spielen eine wichtige Rolle in, wie Tumoren entwickeln und Bedrohungen widerstehen, wie Chemotherapie.
Extrachromosomal DNA hatte gedacht worden, um seltene, aber im Jahr 2014 Papier, Mischel mit ein und Kollegen entdeckt, dass ecDNA spielt eine zentrale Rolle für die Resistenzen von bestimmten Hirntumoren durch die Aktivierung von Tumoren, um schnell ändern Sie die Menge der Onkogene enthalten Sie—und bestimmen, ob eine Zelle verwandelt sich in eine Tumorzelle. Der Befund überrascht Krebs Biologen, die schon lange konzentriert sich mehr auf die Gene, die Krebs fördern statt, wo die Gene liegen.
Die neuesten Erkenntnisse dramatisch Unterstrich, wie Krebszellen sich nicht an die gleichen biologischen Regeln wie bei eukaryotischen Zellen. Anstatt die DNA an die nachfolgenden Generationen durch die Aufteilung in genetisch identische Tochterzellen—ein Prozess namens Mitose, mit gepaarten Chromosomen teilen und von allen Eukaryoten, Bakterien und Krebs zu propagieren, die durch Parzellierung aus ecDNA Tochterzellen in einer scheinbar zufälligen Weise, die Bereitstellung eines Mechanismus, mit dem bestimmte Tochterzellen erhalten konnten mehrere Krebs-Kopien in einer Zelle division. Es ist eine deutlich unterschiedliche Prozess der Vererbung, die ermöglicht eine schnellere evolution und genetische Veränderungen.
In der jüngsten Papier, das research-team beschäftigt eine Vielzahl von fortschrittlichen Technologien: ultrastrukturforschung-Elektronen-Mikroskopie, long-range optical mapping and computational analysis of whole genome sequencing.