癌细胞恶化新机制

脱氧核糖核酸DNA不仅在序列上保存有遗传信息，形状结构也具有遗传性。

来自加州大学圣地亚哥分校，斯坦福大学和霍华德休斯医学研究所的科学家们在之前研究的启示下，合作完成了一项最新研究，在癌细胞中发现了一类形状如甜甜圈，具有不同特性的染色体外DNA（ecDNA），这些ecDNA可以改变癌症相关癌基因的表达方式；促进侵略性的恶性行为；并在肿瘤快速发展和抵抗威胁（例如化学疗法，放射疗法和其他疗法）等方面发挥关键作用。

加州大学教授Paul S. Mischel表示：“这是一种范式转变（paradigm-shift）。癌症ecDNA的形状不同于正常的DNA，这对于解析癌症生物学和临床影响具有非常重要的意义。”

DNA形状

人类DNA通常形成长而扭曲的双螺旋结构，其中大约30亿个碱基对组成了23对染色体，它们被奇迹般地挤压到每个平均直径只有6微米的细胞核中（如果展开，单个细胞核中的所有DNA都将延伸大约至六英尺，一个人体内的所有DNA加起来的长度超过70亿英里，大约是太阳系直径的两倍）。

在人类和其他真核生物中，正常的DNA通过将其紧密包裹在组蛋白八聚体的蛋白质复合物簇中而紧密地包裹在细胞核中。为了访问和读取DNA的遗传指令，细胞依靠酶和复杂的机械来切割和移动碎片，一次只能访问一部分。

研究人员报告说，癌细胞与细菌具有某些相似之处，细菌通常更容易形成环状DNA。为了研究ecDNA的形状如何影响功能，研究团队开发了致癌染色体外DNA结构图，从中他们发现，癌症中的环状ecDNA尽管缠绕在蛋白质核心周围，但仍然可以访问到，从而产生更多的访问点，快速转录和表达遗传信息。这一功能使肿瘤细胞能够生成大量促进生长的癌基因，并且更快地进化，对不断变化的环境和潜在威胁做出更有力的反应。

Mischel说：“通过证明ecDNA是环状的，然后阐明其表观遗传组织，我们发现了非常强大的功能。人类癌细胞中这种独特的形状与正常人的DNA完全不同。它确实为拧紧的癌症基因组和表观基因组的3D组织提供了新的理解点，理解某些肿瘤细胞为何如此具有攻击性提供了结构基础。”