科研

复活“僵尸基因”,科学家发现大象抗癌”超能力”新线索

在肿瘤研究领域,有一个著名的Peto悖论:理论上动物拥有的细胞越多,发生癌症的几率也就越高,也就是身体大小与癌症风险之间存在正相关关系。在同种特定物种中,这一理论似乎都是得到了验证,例如,大型品种的犬似乎比小型犬更容易患癌症。但是,当比较不同物种时,这个理论就是失败的。因为动物的体型或其相对寿命与所有细胞发生癌症的可能性之间没有联系。该悖论已经困惑生物学家数十年。显然,动物体型越大意味着它们要找到更有效的方法来确保自己不会发生癌症。

大象就是一个活生生的例子。2015年,就有研究报道,大象的癌症死亡率低于5%,而体型相对弱小的人类为11%-25%!(不懂养生的大象真逆天)

多年来,科学家们一直试图揭开大象不易患癌的秘密。随着基因测序技术的发展,相关研究也取得了部分成果。已有研究也发现大象拥有的抗癌超能力依赖于一种TP53基因。与大多数抗癌基因一样,TP53基因能够表达一种可检测DNA损伤的物质,并给细胞传递修复信息,或者杀死细胞。

近日这一研究领域又有了新发现。2018年8月15日,来自美国芝加哥大学的科学家在Cell Reports发表了有关大象不易患癌的最新成果,研究发现大象可以“复活”体内的LIF6伪基因,并赋予其杀死DNA损伤细胞的功能,将细胞扼杀在癌变之前。

小编get到了一个新词——伪基因,又叫假基因,也多被戏称为“僵尸基因”,是一种与正常基因相似,但丧失正常功能的DNA序列,一般不被转录,且没有明确的生理意义,往往存在于真核生物的多基因家族中。

研究前要进行试验设计,然而,了解肿瘤抑制基因在大型长寿动物中的作用方式并不容易。因为你可以在实验室培育出无数代的小白鼠,并进行长期的癌症研究。但你不能在实验室繁育数代大象,并研究它们的癌症发生与抵抗机制。(简直是开玩笑好不好)

是不是好奇怎么进行大象癌症研究?

面对这一难题,利用创造性思维,遗传学家Vincent Lynch领导研究团队采取了一种权宜之计,就是从大象及其身形较小的近亲身上提取组织样本,例如海牛、蹄兔等,然后使用能够破坏DNA的致癌物攻击这些细胞。

该研究得到了一个有意思的结果,那些发生DNA损伤的细胞都死亡了!好像它们完全不能忍受DNA损伤的发生。这也就完美解释了为什么大象不易得癌症,因为一旦DNA受损,大象细胞就会被杀死,失去了癌变的机会。

研究中,科学家将目光投向了一种被称为白血病抑制因子的候选基因LIF。令人奇怪的是,在某些情况下该基因也可能导致癌症。大象及其近亲的基因组中有许多LIF基因拷贝,除一个工作基因外,其他克隆会成为不工作的伪基因。

巧合的是,该最新研究发现就与这些伪基因相关。

研究发现概要

研究发现,大象自己进化出了一种可以恢复伪基因功能的机制。当大象细胞DNA受损时,LIF6伪基因就会脱颖而出,大量表达可破坏线粒体的蛋白质,引发细胞死亡。当研究人员将该LIF6基因导入中国仓鼠卵巢细胞中后,发现过度表达的LIF6基因也会引发卵巢细胞死亡,表明其在大象防御DNA损伤的过程中确实起到重要作用。原来在癌变这场攻防战中,伪基因也不是一个袖手旁观的角色。

经研究验证,LIF6TP53似乎有着密切的工作联系。尽管细胞DNA的损伤会引起TP53的注意,但事实证明“僵尸基因”LIF6TP53的“雇佣军”。反过来,这也会激活LIF6基因表达,最终引发细胞死亡。研究人员表示,这种抑制癌症的补充方法可能是大象实现体型大幅增长的关键。

研究亮点

 大象有额外的LIF基因,其中LIF6基因的表达可以响应DNA损伤;

LIF6基因可编码细胞内功能异构体的分离;

LIF6诱导细胞发生Bak / Bax依赖性凋亡;

LIF6是一种具有功能的伪基因。

研究人员表示,接下来需要进行更多的工作来确定LIF6基因的作用机制,并研究该基因“复活”是否会导致大象的低癌症发病率。

科学家相信,大象并不是唯一一种进化出这一奇怪遗传技巧,以保持相对无癌的动物。 大自然的神奇进化帮助生物找到了各种方法来应对细胞的癌变风险,或许我们可以从其他物种“偷师”,以帮助人类更好的应对癌症。

参考资料:

1.A Zombie LIF Gene in Elephants Is Upregulated by TP53 to Induce Apoptosis in Response to DNA Damage

2.Elephants Hardly Ever Get Cancer, And We May Finally Know Their Secret

3.Elephants Revived a “Zombie” Gene that May Fend Off Cancer

4.Zombie gene protects against cancer -- in elephants

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本文由 SEQ.CN 作者:王迪 发表,转载请注明来源!

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