图像:图像中央的一个老鼠细胞正在异常分裂。它的染色体不是平均地分裂成两个细胞,而是分裂成三个细胞。染色体染成蓝色。这些细胞的基因突变会产生一种稳定染色体的蛋白质。Dicer确保染色体在细胞分裂过程中均匀分裂和分离。
资料来源:Michael Gutbrod/Martienssen实验室/CSHL, 2022
细胞利用RNA作为一种万能工具来调节其基因的活动。RNA的小片段可以微调不同基因产生多少蛋白质;一些小rna可以完全关闭基因。一种叫做Dicer的酶把RNA切成更小的片段:植物用它来咀嚼入侵病毒的RNA;蠕虫利用它在发育过程中关闭基因;人类用它来产生调节基因的microrna。Dicer的另一个有趣之处是,这种酶的基因突变似乎会导致某些人类癌症,尽管目前还不清楚确切的原因。
在2022年2月22日发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一项新研究中,由冷泉港实验室(Cold Spring Harbor Laboratory)教授罗布·马丁森(Rob Martienssen)领导的研究人员发现,Dicer在哺乳动物细胞中发挥了意想不到的作用:他们发现,这种酶对维持基因组的结构完整性至关重要。
当Martienssen的团队将Dicer从老鼠的胚胎干细胞中取出时,细胞就会生病。分裂细胞内的染色体不能正确地排列到子细胞中均匀分布。细胞分裂减慢,许多细胞死亡。马蒂安森的团队在将Dicer从酵母细胞中取出时就发现了这一点。当他们进一步探索时,他们发现Dicer稳定老鼠基因组的方式与维持酵母基因组的方式基本相同,这表明这是这种酶在进化过程中扮演的古老角色。
“我们已经确定的Dicer基因组稳定性的新功能,独立于其他众所周知的小RNA途径,可以解释为什么Dicer突变在某些类型的癌症中是一个重要的因素,”Benjamin Roche, Martienssen实验室的研究员说。
通常,Dicer与一种名为BRD4的基因激活蛋白一起工作。研究小组发现,当Dicer断裂而BRD4完好时,染色体是不稳定的。移除一小块BRD4(称为溴域2)恢复了染色体的稳定性。像Dicer一样,BRD4在人类癌症中经常发生突变。Martienssen说:“我们的发现表明,当Dicer在癌症中受损时,靶向BRD4溴域2的抑制剂可能具有特定的治疗效果。”这项研究为使用brd4靶向药物治疗Dicer系统受损的癌症提供了一种新的诊断和治疗策略。
Dicer promotes genome stability via the bromodomain transcriptional co-activator BRD4