沉默突变攻克癌症的方向?
发布时间:2023-09-13 17:48来源: 未知我们知道,基因突变有可能引发癌症。DNA 片段中某个碱基对的突变会改变基因所编码的氨基酸序列——这类突变往往被判定为引发疾病的主要因素,被称为“非同义突变”,也是癌症研究的主攻方向。
与此对应的,还有一种“沉默”的突变,又被称为“同义突变”或“中性突变”,这种突变并不改变所编码的氨基酸种类。
同义突变不影响蛋白质的氨基酸序列,所以一直被认为是无害的。它们“沉默”,是因为它们“没什么用”,只能说是一种奇怪的生物现象。长期以来,同义突变从未获得癌症研究的重视。
但情况正在改变,转折终将发生。
沉默基因的突变或许也在引发疾病
越来越多的研究表明,同义突变并非“无害”,它还是可能会导致疾病。几年前,美国圣母大学的癌症生物学家路昕就意识到了这一点。
有一天,路昕接待了一位希佩尔-林道综合征(Von Hippel–Lindau disease,VHL综合征)患者,为其做病情分析。VHL综合征是一种罕见的常染色体显性遗传疾病,是由位于染色体3P25.3的VHL抑癌基因(Von Hippel–Lindau tumor suppressor gene)发生突变而引起的。功能性的VHL蛋白在细胞增殖以及血管调节中具有重要作用,当VHL抑癌基因突变时,细胞无法表达功能性的VHL蛋白,就会表现为多器官肿瘤综合征。通俗地说,全身各处都可能长肿瘤。
VHL基因为常染色体显性遗传,因此只有当染色体上的两个VHL等位基因(指位于一对同源染色体相同位置上控制同一性状不同形态的基因)全都发生突变时,细胞才无法表达VHL蛋白,导致肿瘤形成。
在交谈中,路昕了解到这位患者的两个女儿也遗传了VHL综合征。这两个七岁双胞胎女孩的视网膜长出了无法切除的肿瘤。然而,查看了三人的基因组测序数据后,路昕惊讶地发现,这三人的VHL基因中并没有发生改变蛋白质的突变,而是仅存在一个同义突变,即序列CCA突变成了序列CCG。这两个序列编码的氨基酸相同(都是脯氨酸),从理论上讲,这样的突变不会产生任何生物效应,应该不会引发疾病,可是三人的的确确都患有VHL综合征!
路昕非常困惑。为了弄清是怎么回事,他为这一家人采集了皮肤样本,从中分离出细胞系,进行一系列分析[1]。他发现,VHL抑癌基因中的同义突变影响了mRNA剪接的过程。所谓mRNA剪接,是指从DNA模板链转录出的最初转录产物中除去内含子,并将外显子连接起来形成一个连续的RNA分子的过程(详见《基因测序20年后,终于搞清了垃圾DNA是干啥的》)。在这一过程中,同义突变破坏了剪接蛋白与特定核苷酸序列的结合,导致一段mRNA被剪切掉了,产生了“简化版”的mRNA。所以,这三名患者在特定组织中均没有完整的VHL蛋白,才出现了VHL综合征的症状。