文獻來源:Yuan, XT.,Xu, DW. et al.Mechanisms underlying the activation of TERT transcription and telomerase activity in human cancer: old actors and new players https://doi.org/10.1038/s41388-019-0872-9
研究背景
端粒酶是一個多亞基復(fù)合物,但其核心酶僅由催化組分TERT(端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶)和內(nèi)部端粒酶RNA模板(TERC)組成。TERC在多種人類細(xì)胞中普遍表達,而TERT基因在大多數(shù)人類體細(xì)胞中受到嚴(yán)格抑制,從而導(dǎo)致端粒酶失活。因此,TERT是控制端粒酶活性的關(guān)鍵限速因素。
研究概述
摘 要
本文綜述了人類癌癥中TERT基因轉(zhuǎn)錄和端粒酶活性的激活機制,重點探討了傳統(tǒng)調(diào)控因子(如轉(zhuǎn)錄因子、表觀遺傳修飾)和新興基因組變異(如啟動子突變、結(jié)構(gòu)重排)的作用,并分析了其在癌癥精準(zhǔn)醫(yī)療中的潛在應(yīng)用。
研究方法
<數(shù)據(jù)庫>PubMed。
研究結(jié)果
TERT與端粒酶在癌癥中的核心作用
1.癌癥保護機制與TERT抑制
人類通過抑制端粒酶活性(主要依賴TERT基因的轉(zhuǎn)錄抑制)和維持較短端粒延緩癌癥發(fā)生,從而限制細(xì)胞無限增殖能力。TERT的沉默導(dǎo)致端粒縮短,最終觸發(fā)復(fù)制性衰老(senescence),作為天然的抗癌屏障。
2.TERT激活與癌癥發(fā)生
端粒依賴性功能:TERT激活通過穩(wěn)定端粒長度,繞過衰老屏障,促進細(xì)胞永生化。非端粒依賴性功能:TERT通過調(diào)控線粒體功能、DNA損傷修復(fù)、Wnt/β-catenin信號通路、EMT、血管生成等途徑,增強癌癥干性、侵襲和轉(zhuǎn)移能力。
圖1 TERT在癌癥發(fā)生發(fā)展中的多重致癌作用
TERT/端粒酶激活通過穩(wěn)定端粒長度(端粒延長依賴性)是人類細(xì)胞轉(zhuǎn)化和無限增殖所必需的。TERT不依賴端粒延長的功能顯著促進癌癥發(fā)生/進展,TERT對UPS的作用主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi),但也可能在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)生。
TERT激活的核心機制
1.轉(zhuǎn)錄調(diào)控與表觀遺傳修飾
MYC、Sp1、ETS家族(如GABPA/B1)等通過結(jié)合TERT啟動子區(qū)域激活轉(zhuǎn)錄;而Mad1、TGF-β/Smad等起抑制作用。TERT啟動子高甲基化(如THOR區(qū)域)與癌癥中TERT表達相關(guān)。
2.基因組變異
熱點突變:C228T和C250T(5p15.33)創(chuàng)建ETS結(jié)合位點,招募GABPA/B1復(fù)合物驅(qū)動TERT轉(zhuǎn)錄。
其他突變:MYC結(jié)合位點突變(如腎透明細(xì)胞癌)可能解除抑制性復(fù)合物(MAX/Mad1)的結(jié)合。
結(jié)構(gòu)重排與增強子劫持:TERT基因與遠(yuǎn)端超級增強子(super-enhancer)或病毒增強子(如HBV、AAV2)的異常連接,導(dǎo)致染色質(zhì)重塑和轉(zhuǎn)錄激活。
基因擴增:TERT拷貝數(shù)增加(如神經(jīng)母細(xì)胞瘤、卵巢癌)直接提升表達水平。
3.病毒介導(dǎo)的調(diào)控
HPV E6、HBV等病毒蛋白通過結(jié)合TERT啟動子或插入病毒增強子(如HBV整合)激活TERT轉(zhuǎn)錄。
圖2 人類癌癥中的TERT啟動子突變
A TERT啟動子突變及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子示意圖:顯示了位于5號染色體短臂的TERT基因及其啟動子。
B 基于TCGA數(shù)據(jù)集分析的各類癌癥TERT啟動子突變頻率。
圖3人類癌癥TERT基因的結(jié)構(gòu)改變和擴增
A TERT基因座的重排和病毒,B和C 分別展示TCGA隊列分析中多種人類惡性腫瘤的TERT基因結(jié)構(gòu)變異和擴增情況。
臨床意義與應(yīng)用
1.診斷與預(yù)后標(biāo)志物
TERT啟動子突變:在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(80-90%)、黑色素瘤、膀胱癌等高發(fā),可通過液體活檢(血漿、尿液、腦脊液)實現(xiàn)無創(chuàng)檢測。
甲基化標(biāo)志物:TERT啟動子高甲基化(如胃腸道癌)在糞便樣本中具有診斷潛力。
預(yù)后關(guān)聯(lián):TERT高表達或突變與甲狀腺癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤等侵襲性表型和不良預(yù)后相關(guān)。
2.治療挑戰(zhàn)與展望
靶向GABPA/B1:在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中抑制GABPB1可降低TERT表達,但在甲狀腺癌中可能促進侵襲(因DICER1抑制)。
表觀遺傳干預(yù):靶向DNA甲基化或組蛋白修飾可能逆轉(zhuǎn)TERT激活。
端粒酶抑制劑:如Imetelstat,但需平衡正常干細(xì)胞(依賴端粒酶)與癌細(xì)胞的毒性。
本文提示
大量臨床研究已評估端粒酶/TERT相關(guān)改變作為癌癥患者的預(yù)后因素。多項研究發(fā)現(xiàn),在多種癌癥類型中,腫瘤組織TERT高表達預(yù)示患者不良預(yù)后。這些新發(fā)現(xiàn)不僅深化了對癌癥特異性TERT轉(zhuǎn)錄機制的認(rèn)知,也為臨床癌癥管理提供了實用工具。然而關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于如何將這些成果轉(zhuǎn)化為基于端粒酶的治療策略。研究者未來需要更多研究來合理開發(fā)基于TERT的癌癥治療策略。
上海翼和RT-PCR法是檢測端粒酶活性檢測的經(jīng)典技術(shù),用時短,操作簡單,結(jié)果準(zhǔn)確。