مطالعه نشان می‌دهد تلومرها می‌توانند آستانه‌های آسیبی را برای سلول‌های سرطانی تعیین کنند که بالاتر از آن نمی‌توانند به تقسیم خود ادامه دهند.


تلومرها ناحیه ای را نشان می دهند که انتهای کروموزوم ها را تشکیل می دهد و توسط پروتئین های متصل شونده به تلومر محافظت می شود. این پروتئین‌ها از تلومرها در برابر تشخیص شکستگی دو رشته‌ای DNA محافظت می‌کنند. در طول تقسیم سلولی، انتهای تلومر نمی تواند توسط رشته عقب مانده چنگال همانندسازی تکثیر شود و باعث کوتاه شدن تلومر پس از هر چرخه سلولی می شود.

مطالعه: طولانی شدن جایگزین مکانیسم تلومرها اگر به درستی محدود نشود، یکپارچگی تلومر را به خطر می اندازد.  اعتبار تصویر: nobeastsofierce/Shutterstock
مطالعه: طولانی شدن جایگزین مکانیسم تلومرها اگر به درستی محدود نشود، یکپارچگی تلومر را به خطر می اندازد. اعتبار تصویر: nobeastsofierce/Shutterstock

اگر سلول ها به تکثیر ادامه دهند، ساییدگی تلومر می تواند باعث پیری سلولی شود. این پدیده می تواند مانعی برای تومورزایی باشد. با این وجود، برای رسیدن به جاودانگی همانندسازی، سلول های سرطانی بر کوتاه شدن تلومر غلبه می کنند. این امر عمدتاً با فعال کردن تلومراز یا استفاده از یک مسیر مستقل از تلومراز اما مبتنی بر نوترکیب همولوگ مرتبط با گسترش یا حفظ تلومرها به دست می‌آید. این مکانیسم به عنوان طولانی شدن جایگزین تلومرها (ALT) شناخته می شود.

طولانی شدن جایگزین سرطان های تلومر (ALT).

سرطان‌های ALT با طویل کردن مجدد تلومرها در فازهای G2 و M چرخه سلولی از طریق مسیر همانندسازی ناشی از شکست (BIR) به جاودانگی می‌رسند. مطالعات قبلی ماهیت سمی مکانیسم ALT را روشن کرده است. تلومرهای ALT بسیار رونویسی شده و غنی از RNA هستند: هیبریدهای DNA (حلقه های telR).

کاهش ترانسلوکاز FANCM، که یک پروتئین بسیار حفاظت شده در مسیر سرکوبگر تومور کم خونی فانکونی (FA) است، و کاهش در اندوریبونوکلئاز RNAseH1 منجر به افزایش حلقه‌های telR، بی‌ثباتی تلومر و فعالیت ALT می‌شود.

اخیرا PNAS مطالعه فرض کرد که ALT ممکن است یکپارچگی تلومر را به خطر بیندازد اگر به طور مناسب محدود نشود. این نشان داد که مهار رونویسی RNA حاوی تکرار تلومر (TERRA) می تواند فعالیت ALT را کاهش دهد. برای این منظور، دانشمندان عواملی شبیه فعال‌کننده رونویسی را با هدف قرار دادن پروموترهای TERRA که حاوی تکرارهای 29 جفت باز (T-TALEs) غنی از CpG هستند، به کار گرفتند و آنها را به یک دامنه سرکوب رونویسی ادغام کردند.

یافته های کلیدی

یک T-TALE C ترمینال با یک سیگنال محلی سازی هسته ای (NLS)، فعال کننده رونویسی RNA پلیمراز II VP64، و اپی توپ هماگلوتینین آنفلوانزای انسانی (HA) ایجاد شد. دانشمندان ترانس ژن پایین دست پروموتر القایی داکسی سایکلین (dox) را شبیه سازی کردند، که برای توسعه دو رده سلولی کلونال مستقل ALT، مشتق از U2OS به نام های vp6 و vp30 استفاده شد.

وسترن بلات به کمک آنتی بادی های ضد HA برای تایید بیان تراریخته القایی استفاده شد. سلول ها به مدت 24 ساعت با dox تحت درمان قرار گرفتند و TERRA qRT-PCR انجام شد. رونوشت های TERRA از زیر تلومرهای حاوی 29 جفت باز 3 تا 10 برابر بیشتر از سلول های تیمار نشده بود. با این حال، TERRA از 29 جفت باز عاری از تلومرهای فرعی بدون تغییر باقی ماند.

هیبریداسیون نورترن بلات با پروب ها قادر به شناسایی TERRA از توالی های فرعی 10q یا (UUAGGG)n بود که شامل تمام مولکول های TERRA بود که افزایش گونه های TERRA را پس از تیمار داکس نشان داد. این یافته نشان می دهد که این سیستم می تواند به طور موثر رونویسی TERRA را در سلول های U2OS بهبود بخشد.

تجمع نشانگر استرس همانندسازی (RPA32) فسفریله شده در سرین 33 (pSer33)، و نشانگر آسیب DNA هیستون H2AX فسفریله شده در سرین 139 (γH2AX) در تلومرها بررسی شد. ALT با کمی کردن اجسام PML مرتبط با ALT بررسی شد و رویدادهای سنتز جدید DNA تلومری در فاز G2 با ادغام EdU آنالیز شد.

درمان‌های Dox روی سطوح TERRA، پایداری تلومر و ALT مؤثر نبودند. فلورسانس DNA در موقعیت آزمایش‌های هیبریداسیون (FISH) نشان داد که مهار رونویسی TERRA تعداد انتهای کروموزوم‌های فاقد سیگنال‌های DNA تلومری قابل تشخیص را در مرحله متافاز چرخه سلولی افزایش می‌دهد. یافته‌های مستند شده در این مطالعه با مطالعه قبلی مطابقت دارد که نشان داد مهار رونویسی TERRA می‌تواند ALT را بهبود بخشد و کوتاه شدن تلومر پیشرونده را ترویج کند.

مشاهده شد که تجمع انتهای آزاد تلومر (TFEs) در سلول‌های vp6 و vp30، تحت درمان با dox به مدت 9 روز، هیچ اثر معنی‌داری در سلول‌های nls1 نداشت. این یافته نشان داد که یک مکانیسم از دست دادن تلومر، به غیر از کوتاه شدن تکراری، می تواند بر روی رونویسی تلومر بالا فعال شود.

مطالعه حاضر نشان داد که درمان dox و اندونوکلئاز ساختاری خاص Mus81 مربوط به تلومرهای ALT فراوانی کانون های Mus81 تلومریک را در سلول های vp6 و vp30 افزایش می دهد. تخلیه Mus81 باعث افزایش TFEs در سلول‌های nls1 و vp30 شد که تحت درمان dox قرار نگرفتند.

کاهش در Mus81 از تجمع TFE در سلول‌های vp30 تحت درمان با dox بدون جلوگیری از القای رونویسی TERRA یا تجمع pSer33 و γH2AX در تلومرها جلوگیری کرد. این یافته نشان داد که Mus81 می‌تواند نقش مهمی در رویدادهای از دست دادن تلومر مرتبط با رونویسی TERRA داشته باشد.

نتیجه گیری

بر اساس یافته های تجربی مطالعه حاضر و گزارش های سایر مطالعات مشابه، نویسندگان مدلی را برای مطالعات مبتنی بر ALT پیشنهاد کردند. این مطالعه شواهدی ارائه کرد و تأکید کرد که مکانیسم ALT مستقیماً با رویدادهای مولکولی مرتبط است که می تواند ثبات تلومر را به خطر بیندازد. از این رو، ALT باید به طور مناسب کنترل شود تا امکان افزایش طول تلومر و تقسیم سلولی نامحدود بدون از دست دادن تلومر بیش از حد فراهم شود. رونویسی TERRA به عنوان یک هدف همه کاره برای درمان سرطان ALT شناسایی شده است.



منبع