Question

【題目】閱讀題

真正的癌基因竟然不在染色體上

早在上世紀，科學家在觀察癌癥患者的癌細胞分裂過程時發現，在常見的染色體外出現一些細小的被染色的顆粒，就是ecDNA，即染色體外DNA。

從大小上來看，ecDNA小到幾百堿基對，大到百萬級堿基對甚至更大都有，而染色體DNA往往是幾千萬到幾億堿基對的規模。從形狀上來看，ecDNA有的是線性，有的是環狀，我們的重點是那些形成了環狀結構的ecDNA。

正常的染色體是由DNA和組蛋白包被組成，隨著細胞的狀態呈現出不同的壓縮模式。而環狀的ecDNA不容易降解，且沒有著絲粒。雖然癌基因本身存在于染色體上，但是在發揮作用時，那些從染色體脫落下來的ecDNA上包含的基本上是癌基因，這些才是真正對癌癥有意義的、高度活躍的癌基因。Mischel的研究團隊對來自117位病人的腫瘤細胞系，8個非癌性人類細胞樣本和10個永生非癌細胞系共2572個細胞進行研究，通過成像軟件來檢測細胞分裂過程中的ecDNA。發現幾乎40%的癌癥類型和近90%的腦部腫瘤異種移植模型均含有ecDNA，而在正常細胞中幾乎從未檢測到。

染色體是平均分配的。ecDNA沒有著絲粒，所以它們往往是隨機分配到復制后的細胞。而這一分配的差異也決定了ecDNA在細胞中發揮作用的方式和傳統的染色體DNA有很大區別。研究者發現，ecDNA的染色質是十分活躍的，可以更加容易的被激活發生轉錄。

此外，ecDNA的環狀結構可以讓兩個本來很遠的DNA片段連接在一起，從而實現了超遠距離的相互作用，如下圖所示。當癌基因與鄰近的增強子（起增加基因表達的作用）相互聯系，就會促進癌癥的發展。

ecDNA極大的增強癌細胞中基因的表達，讓癌癥惡化程度增強。前期也有研究證實使用相關的抑制劑可以消除ecDNA。但是ecDNA也有一系列逃脫辦法。一旦藥物撤離后，ecDNA就會死灰復燃。這也是癌癥難以治愈的可能因素之一。

（1）ecDNA主要存在于___________中，它的遺傳___________（“符合”或“不符合”）孟德爾遺傳規律。

（2）要觀察ecDNA的形態，最好選擇細胞分裂________期的細胞。在細胞分裂過程中，ecDNA和染色體DNA在子細胞中分配方式的區別是____________。

（3）ecDNA上癌基因大量表達的原因是__________________。

（4）簡述ecDNA上的癌基因比染色體上的癌基因更能發揮作用的原因。_________（至少答出3點）

（5）結合本文信息，提出治療癌癥的思路。_________

Answer 1

【答案】細胞核 不符合 中 染色體是平均分配到子細胞的；ecDNA沒有著絲粒，隨機分配到復制后的細胞 染色質活躍，容易激活轉錄；環狀結構改變了增強子與癌基因的位置，加強了表達 環狀的ecDNA在癌細胞中存活時間更長；ecDNA上包含的基本上是癌基因；ecDNA改變了某些DNA片段的相對位置；ecDNA使同一腫瘤內的細胞之間存在差異；ecDNA有一定的逃避機制 降解ecDNA；抑制ecDNA上基因的表達；抑制染色體上片段脫落；抑制ecDNA復制

【解析】

1、真核生物細胞內的DNA主要分布在細胞核中，有絲分裂間期DNA進行復制，通過分裂平均分配到兩個子細胞中，使子細胞中DNA和親代細胞相同。

2、有絲分裂中期染色體形態比較固定，數目清晰容易觀察。

（1）由題干信息可知ecDNA與染色體共同分布在細胞核內。ecDNA沒有著絲粒，所以它們往往是隨機分配到復制后的細胞，故其不符合孟德爾遺傳規律。

（2）有絲分裂中期染色體的著絲點整齊的排列在赤道板上，要觀察ecDNA（染色體外DNA）的形態，最好選擇細胞分裂中期的細胞，可減少染色體的影響。細胞分裂過程中染色體是平均分配到子細胞的，由題中信息可知，ecDNA沒有著絲粒，隨機分配到復制后的細胞，而這一分配的差異也決定了ecDNA在細胞中發揮作用的方式和傳統的染色體DNA有很大區別。

（3）由題干可知，ecDNA的染色質是十分活躍的，可以更加容易的被激活發生轉錄；ecDNA的環狀結構可以讓癌基因與鄰近的增強子相互聯系，促進癌癥的表達。

（4）由于環狀的ecDNA在癌細胞中存活時間更長；ecDNA上包含的基本上是癌基因；ecDNA改變了某些DNA片段的相對位置；ecDNA使同一腫瘤內的細胞之間存在差異；ecDNA有一定的逃避機制，因此ecDNA上的癌基因比染色體上的癌基因更能發揮作用。

（5）由于ecDNA上的癌基因比染色體上的癌基因更能發揮作用，可通過降解ecDNA、抑制ecDNA上基因的表達、抑制染色體上片段脫落、抑制ecDNA復制、研制長效抑制劑消除ecDNA等手段治療癌癥。