研究はテロメアが癌細胞の損傷閾値を設定し、それを超えると分裂を続けることができないことを発見した

Study: The alternative lengthening of telomeres mechanism jeopardizes telomere integrity if not properly restricted. Image Credit: nobeastsofierce/Shutterstock


テロマーは、染色体の末端を構成する領域であり、テロメア結合タンパク質によって保護されています。 これらのタンパク質は、テロメアが DNA 二重鎖切断として認識されるのを防ぎます。 体細胞分裂中、テロメアの末端は複製フォークのラギング鎖によって複製できず、各細胞周期の後にテロメアが短くなります。

研究: テロメア メカニズムの別の延長は、適切に制限されていない場合、テロメアの完全性を危険にさらします。 画像著作権: nobeastsofierce/Shutterstock

細胞が増殖し続けると、テロメアの消耗が細胞の老化を誘発する可能性があります。 この現象は、腫瘍形成の障壁となる可能性があります。 それにもかかわらず、複製不死を達成するために、がん細胞はテロメアの短縮を克服します。 これは、主にテロメラーゼを活性化するか、テロメアの延長または維持に関連するテロメラーゼに依存しないが相同組換えに基づく経路を使用することによって達成されます。 このメカニズムは、代替テロメア延長 (ALT) として知られています。

代替テロメア延長 (ALT) がん

ALT がんは、切断誘導複製 (BIR) 経路を介して細胞周期の G2 期および M 期でテロメアを再伸長することにより、不死を達成します。 以前の研究では、ALT メカニズムの毒性が解明されています。 ALT テロメアは高度に転写され、RNA: DNA ハイブリッド (telR ループ) が豊富です。

ファンコニ貧血 (FA) 腫瘍抑制経路内の高度に保存されたタンパク質であるトランスロカーゼ FANCM の減少、およびエンドリボヌクレアーゼ RNAseH1 の枯渇は、telR ループ、テロメア不安定性、および ALT 活性の増強につながります。

最近の PNAS 研究では、ALT が適切に制限されていない場合、テロメアの完全性が損なわれる可能性があるという仮説が立てられました。 テロメアリピート含有 RNA (TERRA) 転写を阻害すると、ALT 活性が緩和されることが実証されました。 この目的のために、科学者は、特定説(推定)の CpG リッチな 29 bp リピート (T-TALE) を含む TERRA プロモーターを標的とする転写活性化因子様エフェクターを展開し、それらを転写抑制ドメインに融合させました。

主な調査結果

核局在化シグナル (NLS)、RNA ポリメラーゼ II 転写活性化因子 VP64、およびヒトインフルエンザヘマグルチニン (HA) エピトープに融合した T-TALE C 末端が開発されました。 科学者は、ドキシサイクリン(dox)誘導性プロモーターの下流に導入遺伝子をクローニングし、これを使用して、vp6 および vp30 と呼ばれる 2 つの独立した ALT、U2OS 由来のクローン細胞株を開発しました。

誘導性導入遺伝子の発現を検証するために、抗HA抗体を用いたウェスタンブロッティングを使用しました。 細胞を dox​​ で 24 時間処理し、TERRA qRT-PCR を実行しました。 29 bp を含むサブテロメアからの TERRA 転写産物は、未処理の細胞よりも 3 ~ 10 倍高かった。 ただし、サブテロメアを欠く 29 bp の TERRA は変更されていません。

プローブを用いたノーザンブロットハイブリダイゼーションは、すべてのTERRA分子からなる10qサブテロメアまたは(UUAGGG)n配列からTERRAを同定することができ、dox処理によりTERRA種の増加を示した。 この発見は、このシステムがU2OS細胞のTERRA転写を効果的に改善できることを示しています。

セリン 33 でリン酸化された複製ストレス マーカー (RPA32) (pSer33)、およびセリン 139 でリン酸化された DNA 損傷マーカー ヒストン H2AX (γH2AX) の蓄積をテロメアでモニターしました。 ALT は、ALT 関連 PML 体を定量化することによって監視され、G2 期におけるテロメア DNA の de novo 合成のイベントは、EdU 取り込みによって分析されました。

Dox 治療は、TERRA レベル、テロメアの安定性、および ALT に有効であることがわかりませんでした。 DNA 蛍光 in situ ハイブリダイゼーション (FISH) 実験により、TERRA 転写の阻害により、細胞周期の中期段階で検出可能なテロメア DNA シグナルを欠く染色体末端の数が増加することが明らかになりました。 この研究で文書化された調査結果は、TERRA転写阻害がALTを改善し、進行性のテロメア短縮を促進できることを明らかにした以前の研究と一致しています。

doxで9日間処理したvp6細胞およびvp30細胞におけるテロメア遊離末端(TFE)の蓄積は、nls1細胞において有意な効果を有さなかったことが観察された。 この発見は、複製短縮以外のテロメア損失メカニズムが、テロメア転写の上昇時に活性化される可能性があることを示しました。

現在の研究では、ALTテロメアに関連するdox処理と構造特異的エンドヌクレアーゼMus81が、vp6およびvp30細胞のテロメアMus81病巣の頻度を高めることが明らかになりました。 Mus81の枯渇により、dox処理を受けていないnls1およびvp30細胞のTFEが増加しました。

Mus81の減少は、テロメアでのTERRA転写誘導またはpSer33およびγH2AXの蓄積を回避することなく、dox処理vp30細胞におけるTFE蓄積を防止しました。 この発見は、Mus81 が強化された TERRA 転写に関連するテロメア損失イベントで重要な役割を果たす可能性があることを示唆しています。

結論

現在の研究の実験結果と他の同様の研究からの報告に基づいて、著者はALTベースの研究のモデルを提案しました。 この研究は証拠を提供し、ALTメカニズムがテロメアの安定性を危険にさらす可能性のある分子イベントと直接関連していることを強調しました. したがって、過剰なテロメア損失なしでテロメア伸長と無期限の細胞分裂を可能にするために、ALT を適切に制御する必要があります。 TERRA 転写は、ALT がん治療の汎用性の高いターゲットとして特定説(推定)されています。



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