細胞機器的碎片揭示了癌症之間意想不到的變異性

癌症是一種失調的基因表達疾病。現在，來自傑斐遜（費城大學+托馬斯傑斐遜大學）的研究人員發現，一種新的大類分子稱為轉移RNA（tRNA）衍生的片段，它們與基因模板和基因產物有廣泛的聯繫，這些基因模板和基因產物因癌症類型而不同。而且，這些互連可能受到癌症患者性別的影響。研究人員表示，研究結果可能為每種癌症提供新的攻擊角度，也可以根據患者的性別進行調整。

tRNA是幫助將遺傳物質轉化為在細胞中執行任務的蛋白質的基本分子。他們通過附加到稱為信使RNA（mRNA）的中間基因拷貝並將其解釋為蛋白質來實現這一點。近年來，研究人員已經發現證據表明，這些被稱為tRNA衍生片段或tRF的tRNA的小片段與全長分子一樣重要。

現在，在4月17日發表在癌症研究期刊上的一項新研究中，計算醫學中心主任Isidore Rigoutsos和Jefferson計算醫學教授Richard H. Hevner及其團隊描述了他們對來自32種癌症類型的數據的分析。揭示了tRF，mRNA，蛋白質，基因組結構，重複元件和線粒體之間的一系列複雜關係。這些發現對癌症發展和新治療靶點的研究具有重要意義。

酶將tRNA切割成不同長度的片段，研究人員最初想知道tRF是否可能不是細胞碎片。但在之前的研究中，Rigoutsos博士和他的團隊表明，這些tRF的大小和具體順序取決於它們所在的細胞種類。例如，相同的「母體」tRNA產生多個「子」片段，其在乳腺癌細胞中不同於前列腺癌細胞。「這讓我們想知道其他癌症會發生什麼，」Rigoutsos博士說，他也是Sidney Kimmel癌症中心 - 傑斐遜健康研究員的研究員。

在他們的最新研究中，研究人員從癌症基因組圖譜中探測了32個可公開獲得的癌症數據集，以尋找tRF與傳統上在癌症中研究過的分子之間的聯繫。

分析顯示，所有32種癌症類型都具有基本相同的tRF和mRNA。然而，研究人員發現tRF和mRNA在每種癌症的不同特定配對中相互關聯。令人驚訝的是，即使tRF似乎在每種癌症中選擇不同的mRNA伴侶，這些mRNA也屬於相同的生物過程。這一發現表明癌症可能有多種不同的方式。它還表明，同一基因的表達在不同的癌症類型中會有不同的表現。

「這很重要，因為當我們試圖治癒疾病時，我們首先要看mRNA，」Rigoutsos博士補充說。「但是，這些tRF-mRNA關聯可以為如何進行治療研究提供有價值的見解，因為它們似乎與每種癌症中的不同關係有關。」

這項新研究的一個意想不到的方面是發現線粒體參與了32種癌症。線粒體是一種細胞器，幾十億年來一直是高等生物細胞的組成部分。它為這些細胞提供了所需的能量。線粒體還維持其自身的22個tRNA集合，而細胞核維持單獨的610個tRNA集合。Jefferson團隊表明，22個線粒體tRNA的tRF是他們發現的所有tRF-mRNA關聯的近一半。

受到線粒體明顯深度參與的吸引，研究小組檢查了與線粒體tRF相關的mRNA是否存在特殊情況。另一個驚人的發現被曝光。含有mRNA與線粒體tRF正相關的基因的基因組區域富含重複元件。重複元件是可變長度的序列片段，其具有遍布生物體基因組的許多拷貝。這些元素占人類基因組的一半以上。研究人員發現，研究小組還發現，與線粒體tRF呈負相關的mRNA在重複元素中被耗盡。

「重複元素的鏈接是我們真正沒想到的，」Rigoutsos博士說。「幾十年來，研究界一直在爭論重複元素是否可以用於任何目的。現在，突然出現的線粒體與含有重複元素的mRNA有著過多的聯繫。」

但驚喜並沒有止步於此。當Rigoutsos博士和他的團隊按性別檢查tRF-mRNA對時，他們又發現了一層複雜性。在膀胱癌，腎癌和肺癌中，他們發現許多tRF-mRNA對僅存在於男性患者中，或者僅存在於患有該疾病的女性患者中。

Rigoutsos博士說：「我們不知道之前的工作將tRF與患者的性別和癌症中的mRNA聯繫起來。這很有價值，因為它表明性別可以調節tRF及其與mRNA的關聯。」

這項研究增加了該團隊之前的健康個體和三陰性乳腺癌和前列腺癌患者的發現，揭示了tRF與種族/種族之間的聯繫。似乎tRF可能落後於基於性別和種族/種族的健康差異。研究結果還表明，tRF在細胞過程中的參與可能遠比想像的更為明顯。

（來源：托馬斯傑斐遜大學）

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