DNA甲基化與癌癥公開課一等獎課件省賽課獲獎課件

DNA甲基化與癌癥福建醫(yī)科大學李丹DNA甲基化DNA甲基化是通過DNA甲基轉移酶（DNMTs）將甲基從S-腺苷蛋氨酸轉移到胞嘧啶的5位來完畢的，參加調控基因的體現(xiàn)和細胞分化的過程，在哺乳動物的發(fā)育中有重要的作用。其特點有：DNA甲基化是重要的表觀遺傳修飾重要發(fā)生在DNA的CpG島通過DNA甲基轉移酶（DNMTs）來完畢可分為高甲基化和低甲基化DNA的高甲基化與低甲基化高甲基化：意味著基因的沉默低甲基化：意味著基因的激活

基因突變與DNA甲基化對不同腫瘤細胞的DNA分析表明，癌變細胞中出現(xiàn)基因突變的概率要遠遠低于預期，而在轉錄組范疇內檢測結腸直腸癌中由啟動子高甲基化引發(fā)的基因體現(xiàn)克制，發(fā)現(xiàn)高達5%的已知基因在腫瘤細胞中發(fā)生了異常的啟動子高甲基化。因此能夠推測，與基因突變相比，DNA甲基化變化在細胞惡變過程中可能發(fā)揮了更大的作用。腫瘤細胞含有下列特性：1.逃避細胞死亡(resistingcelldeath)2.對生長克制信號不敏感(evadinggrowthsuppressors)3.誘導新血管生成(inducingangiogenesis)4.無限的復制潛能（enablingreplicativeimmortality)5.組織浸潤和轉移（activatinginvasionandmetastasis)6.持續(xù)的增殖信號（sustainingproliferativesignaling)近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，特定基因的DNA高甲基化在這些過程中均發(fā)揮重要作用1.DNA甲基化與腫瘤細胞逃避細胞死亡機制p53基因是一種重要的抑癌基因，能夠促使損傷細胞發(fā)生凋亡INK4a/ARF基因啟動子區(qū)域的甲基化使p14ARF體現(xiàn)下降MDM2體現(xiàn)上升結合p53使p53發(fā)生蛋白質水平的降解使細胞逃離p53引發(fā)的凋亡（p14ARF的作用是克制MDM2體現(xiàn)）1.DNA甲基化與腫瘤細胞逃避細胞死亡機制BNIP3，是一種凋亡有關因子，它定位于線粒體，能夠誘導細胞在缺氧狀況下發(fā)生凋亡BNIP3啟動子區(qū)高甲基化引發(fā)BNIP3體現(xiàn)沉默造成細胞逃避缺氧時的凋亡2.DNA甲基化與腫瘤細胞對生長克制信號不敏感機制細胞生長克制因子對細胞生長的調控存在多個機制，其中由pRb參加的G1/S檢測點調控特別重要。正常狀況下：p16蛋白CDK4/6結合CDK復合物與周期蛋白D結合制止pRb不能磷酸化促使未磷酸化的pRbE2F結合制止細胞從G1期進入S期起到克制細胞生長的作用2.DNA甲基化與腫瘤細胞對生長克制信號不敏感機制DNA甲基化發(fā)生時：p16基因的啟動子區(qū)域甲基化p16蛋白體現(xiàn)受到克制TGFβ生長克制信號通路失去作用腫瘤細胞異常生長在丙肝病毒感染的肝細胞中，發(fā)現(xiàn)了丙肝病毒的核心蛋白(coreprotein)可引發(fā)p16基因啟動子的甲基化，p16體現(xiàn)水平下降從而增進了細胞的分裂，在丙肝誘導的肝癌中起著重要的作用。3.DNA甲基化與誘導新血管生成機制新血管的生成是癌癥發(fā)生中重要的環(huán)節(jié)，新血管生成首先需要金屬蛋白酶分解細胞外基質，再通過血管內皮生長因子(VEGF)來誘導血管生成組織金屬蛋白酶克制劑3（TIMP3）克制金屬蛋白酶的活性與VEFGR2結合制止血管生成腫瘤細胞中TIMP3的下調有一部分因素是由于啟動子區(qū)域的甲基化引發(fā)的4.DNA甲基化與腫瘤細胞無限復制潛能的機制癌細胞無限的復制潛能重要與端粒酶活性的升高有關；端粒酶能夠運用RNA逆轉錄DNA，解決DNA復制時末端缺失的問題；正常狀況下端粒酶只有在受精卵和干細胞中才有活性，而腫瘤細胞大多含有高活性的端粒酶；端粒酶的重要構成部分—人端粒酶逆轉錄酶(hTERT)的活性與端粒酶活性高度有關。4.DNA甲基化與腫瘤細胞無限復制潛能的機制DNA甲基化發(fā)生時：啟動子區(qū)域特異性位置甲基化人端粒酶逆轉錄酶（hTERT）激活端粒酶活性升高癌細胞無限復制潛能激活既往認為hTERT的激活依賴于啟動子區(qū)域的甲基化，是至今唯一發(fā)現(xiàn)的因甲基化而激活的基因。但近來的研究表明，引發(fā)hTERT激活的啟動子甲基化有位置特異性，即與啟動子特定部位的甲基化及有關區(qū)域整體的非甲基化有關5.DNA甲基化與腫瘤組織的浸潤和轉移機制組織浸潤和轉移是細胞惡變的重要特性，近年來這方面的研究進展快速，細胞骨架的異常調節(jié)與腫瘤轉移親密有關．正常狀況下，由α-連環(huán)蛋白把β-連環(huán)蛋白和E-cadherin固定到胞內肌動蛋白纖維上來加固細胞連接E-cadherin體現(xiàn)下降是通過啟動子區(qū)域的甲基化來實現(xiàn)的氮胞苷(DNA甲基化酶克制劑)能夠上調E-cadherin的體現(xiàn)轉移的癌細胞E-cadherin普遍體現(xiàn)下降5.DNA甲基化與腫瘤組織的浸潤和轉移機制KiSS-1是近年發(fā)現(xiàn)的一種重要的腫瘤轉移克制基因KiSS-1增進E-cadherin體現(xiàn)克制IV型膠原酶克制腫瘤轉移啟動子甲基化所造成的KiSS-1體現(xiàn)克制在胃癌、膀胱癌、肝癌的轉移中都有重要的作用5.DNA甲基化與腫瘤組織的浸潤和轉移機制抑癌基因LZTS1在一項針對乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，抑癌基因LZTS1的啟動子甲基化所造成的體現(xiàn)下降與乳腺癌的淋巴結轉移有關．LZTS1啟動子區(qū)甲基化引發(fā)的體現(xiàn)下降在前列腺癌、非小細胞型肺癌、胃癌、乳腺癌中都與預后不良有關5.DNA甲基化與腫瘤組織的浸潤和轉移機制DFNA5是一種新發(fā)現(xiàn)的乳腺癌有關基因DFNA5甲基化后，其體現(xiàn)克制正常狀況下能夠增進細胞淍亡造成腫瘤細胞轉移幾率增大6.DNA甲基化與腫瘤細胞持續(xù)的增殖信號的機制大部分的癌細胞不需要外界的生長刺激因子的作用就能夠完畢增殖，因素是細胞內的信號轉導通路發(fā)生了變化，造成促增殖因子作用的增強。SFRPs基因家族編碼的蛋白克制Wnt通路6.DNA甲基化與腫瘤細胞持續(xù)的增殖信號的機制DNA甲基化發(fā)生時：SFRPs的啟動子區(qū)域的高甲基化SFRPs體現(xiàn)克制刺激細胞分裂增進Wnt通路的過分激活因而細胞在不需要外界生長刺激因子的作用下就能夠不停增殖7.microRNA的高甲基化與癌癥microRNAmicroRNA(miRNA)是細胞內一種重要的非編碼RNA，其功效重要是通過與mRNA的3'UTR序列互補結合而克制mRNA的翻譯。miRNA在調節(jié)細胞內的蛋白質體現(xiàn)水平過程中發(fā)揮重要的作用7.microRNA的高甲基化與癌癥已發(fā)現(xiàn)多個miRNA在腫瘤細胞中因啟動子區(qū)高甲基化而造成轉錄克制。這些miRNA的靶基因中包含某些促分裂增殖的癌基因。miRNA體現(xiàn)下降使這些癌基因編碼的蛋白質體現(xiàn)升高，從而加速腫瘤的發(fā)生發(fā)展。7.microRNA的高甲基化與癌癥在結腸直腸癌細胞系HCT-116中：miR-124a的啟動子區(qū)異常高甲基化miR-124a體現(xiàn)減少造成其靶基因CDK6過體現(xiàn)增進腫瘤發(fā)生7.microRNA的高甲基化與癌癥在急性髓樣淋巴瘤中：miR-193a的啟動子區(qū)異常高甲基化miR-193a體現(xiàn)減少其靶基因c-kit過體現(xiàn)增進腫瘤發(fā)生7.microRNA的高甲基化與癌癥乳腺癌中，miR-355能夠克制乳腺癌細胞的轉移，由于miR-355能夠克制SOX4基因體現(xiàn)引發(fā)的細胞外基質的酶解。miR-129-2是另一種和SOX4體現(xiàn)沉默有關的miRNA，在結腸直腸癌和胃癌中都發(fā)現(xiàn)了miR-129-2的啟動子區(qū)域高甲基化現(xiàn)象。DNA去(低)甲基化與癌癥與癌癥發(fā)生過程中DNA的甲基化不同，DNA的去甲基化涉及：1.特定基因的甲基化水平減少2.基因組范疇整體DNA甲基化的減少2.1影響染色體穩(wěn)定性和基因組完整性2.2影響重復序列的體現(xiàn)DNA甲基化與癌癥的診療表觀遺傳學的變化是細胞癌變的重要特性之一，因此，細胞DNA甲基化的變化能夠作為癌癥早期診療的重要根據(jù)細胞DNA甲基化水平的檢測:甲基化特異的PCR技術(methylation-specificPCR，MSP)由于MSP的高敏感性，對于癌癥的早期診療鑒別非常有利DNA甲基化與癌癥的診療DNA甲基化與癌癥的診療的優(yōu)點：穩(wěn)定性好；有組織特異性；易于檢測；且其異常程度常與癌癥的進展有關DNA甲基化與癌癥的診療在許多癌癥中都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了癌癥有關基因甲基化水平的變化：如外周血細胞的DNA低甲基化與膀胱癌的發(fā)生親密有關CDH13、MYOD1、MGMT、P16INK4b和RASSF1A基因的甲基化水平在常見的膀胱癌、直腸癌、肺癌、肝癌等細胞中都體現(xiàn)出了明顯的變化在非小細胞肺癌中，TFPI-2基因的甲基化普通意味著較差的預后DNA甲基化與癌癥治療與基因的突變不同，表觀遺傳學的改變大都是可逆的，因此，運用藥品來變化細胞的表觀遺傳學狀態(tài)可能是治療癌癥的一條新途徑DNA甲基化與癌癥治療現(xiàn)在的甲基化酶克制劑重要有zebularine和5-aza-2-deoxycytidine(5-ADC)：

5-ADC在實驗中顯示了對骨髓增生癥、白血病和實體腫瘤都有明顯的療效Zebularine是一種很有但愿的口服DNMT克制劑，在小鼠的腸癌模型中能夠明顯減少息肉的數(shù)量DNA甲基化與癌癥治療基化克制劑如5-fluorodeoxycytidine(FdCyd)，N4-NPEOCDAC，RG108和epigallocatechin-3-gallate(EGCG)在實驗中均體現(xiàn)出了對腫瘤的克制作用。DNA甲基化克制劑的研究才剛剛起步，但已體現(xiàn)出巨大的潛力，能夠預想在將來會成為癌癥治療的一種重要方面．結語越來越多的研究表明，DNA的甲基化異常和癌癥的發(fā)生發(fā)展有著親密的關系。