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违背直觉！癌细胞为了快速壮大队伍，“简化”基因序列
文章来源：生物探索
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发布时间：2017-06-26 11:46
导读：癌细胞为了更快的复制，会主动“删减”自己的基因组——减少核糖体dna的重复序列。但是，“去繁从简”是需要付出代价的，核糖体dna拷贝数的减少会造成基因组不稳定，从而让癌细胞对化疗药物更敏感。
6月22日，《plos genetics》期刊发表一篇题为“ribosomal dna copy number loss and sequence variation in cancer”的文章，揭示癌细胞为便于扩增而“简化”基因组的现象。
来自于斯托瓦斯研究所（stowers institute）的科学家们以以人类和小鼠细胞为材料发现，癌细胞基因组会丢弃重复序列——删减核糖体dna的拷贝数。虽然这一“精简”能够让细胞更快地复制，但是它会减弱细胞应对dna损伤的能力。
核糖体dna
核糖体负责生成蛋白质，是细胞内的蛋白质“生产车间”。核糖体dna在正常细胞和癌变细胞中都发挥着重要作用，它们负责编码核糖体rna（rrna），从而构成核糖体的基本结构。虽然很重要，但是这些重复序列常常被忽略。
少数围绕核糖体dna的研究文章已经表明，核糖体dna的拷贝数一直在变化。斯托瓦斯研究所的jennifer l. gerton研究员考虑到癌细胞需要无限增殖，推测它们可能需要更多的核糖体dna拷贝数。让研究团队意外的是，研究结果与当初的设想相反！
癌症基因组“违反直觉”
gerton团队分析了8种不同癌症的基因组信息。文章第一作者baoshan xu（曾是gerton课题组的博士后，现在中山大学任职）和hua li博士从8种癌症中挑选了162名患者，采集他们的正常细胞和癌细胞，通过计算机算法计算细胞内核糖体dna的拷贝数。其中有5种癌症，两类细胞（正常、癌变）的核糖体dna拷贝数没有差异。另外3种，癌细胞中核糖体dna拷贝数明显少于正常细胞。
为了进一步证实这一结果，他们与linheng li研究员、john perry助理研究员合作以小鼠的正常和癌变细胞为材料，采用一种更为复杂的技术——微滴式数字pcr计算细胞内核糖体dna拷贝数。结果与人类细胞一致。这些癌变细胞某种程度上经过多次扩增，生成更多的核糖体rna和蛋白质，但是它们的核糖体dna拷贝数却减少了。
gerton说：“癌症基因组以一种违反直觉的方式运作。我们原先认为，复制的压力会导致拷贝数的扩大，从而确保更多的dna被转录形成rna。但是事实却与我们想象得相反，”
基因组“简化”的代价：癌细胞对dna损伤更敏感
gerton认为：“损伤dna的药物常常用于治疗癌症，但是我们并不清楚为什么他们会选择性地杀死癌细胞。我们的研究结果表明，核糖体dna多拷贝的删减会造成基因组不稳定，从而让细胞对化疗药物更敏感。”
他推测，癌细胞基因组的“去繁从简”需要付出代价。之前针对芽殖酵母的研究表明，核糖体dna拷贝数的减少会导致基因组对dna损伤异常敏感。那么，高等细胞是否也如此？gerton团队用4种不同的抗癌药物（损伤dna）处理基因组简化过的癌细胞，结果显示，与正常细胞相比，癌细胞确实对dna损伤更敏感。
为什么dna拷贝数会减少？研究人员推测是为了更快地扩增。目前，他们正在验证这一假设。