Question

【题目】阅读题

真正的癌基因竟然不在染色体上

早在上世纪，科学家在观察癌症患者的癌细胞分裂过程时发现，在常见的染色体外出现一些细小的被染色的颗粒，就是ecDNA，即染色体外DNA。

从大小上来看，ecDNA小到几百碱基对，大到百万级碱基对甚至更大都有，而染色体DNA往往是几千万到几亿碱基对的规模。从形状上来看，ecDNA有的是线性，有的是环状，我们的重点是那些形成了环状结构的ecDNA。

正常的染色体是由DNA和组蛋白包被组成，随着细胞的状态呈现出不同的压缩模式。而环状的ecDNA不容易降解，且没有着丝粒。虽然癌基因本身存在于染色体上，但是在发挥作用时，那些从染色体脱落下来的ecDNA上包含的基本上是癌基因，这些才是真正对癌症有意义的、高度活跃的癌基因。Mischel的研究团队对来自117位病人的肿瘤细胞系，8个非癌性人类细胞样本和10个永生非癌细胞系共2572个细胞进行研究，通过成像软件来检测细胞分裂过程中的ecDNA。发现几乎40%的癌症类型和近90%的脑部肿瘤异种移植模型均含有ecDNA，而在正常细胞中几乎从未检测到。

染色体是平均分配的。ecDNA没有着丝粒，所以它们往往是随机分配到复制后的细胞。而这一分配的差异也决定了ecDNA在细胞中发挥作用的方式和传统的染色体DNA有很大区别。研究者发现，ecDNA的染色质是十分活跃的，可以更加容易的被激活发生转录。

此外，ecDNA的环状结构可以让两个本来很远的DNA片段连接在一起，从而实现了超远距离的相互作用，如下图所示。当癌基因与邻近的增强子（起增加基因表达的作用）相互联系，就会促进癌症的发展。

ecDNA极大的增强癌细胞中基因的表达，让癌症恶化程度增强。前期也有研究证实使用相关的抑制剂可以消除ecDNA。但是ecDNA也有一系列逃脱办法。一旦药物撤离后，ecDNA就会死灰复燃。这也是癌症难以治愈的可能因素之一。

（1）ecDNA主要存在于___________中，它的遗传___________（“符合”或“不符合”）孟德尔遗传规律。

（2）要观察ecDNA的形态，最好选择细胞分裂________期的细胞。在细胞分裂过程中，ecDNA和染色体DNA在子细胞中分配方式的区别是____________。

（3）ecDNA上癌基因大量表达的原因是__________________。

（4）简述ecDNA上的癌基因比染色体上的癌基因更能发挥作用的原因。_________（至少答出3点）

（5）结合本文信息，提出治疗癌症的思路。_________

Answer 1

【答案】细胞核 不符合 中 染色体是平均分配到子细胞的；ecDNA没有着丝粒，随机分配到复制后的细胞 染色质活跃，容易激活转录；环状结构改变了增强子与癌基因的位置，加强了表达 环状的ecDNA在癌细胞中存活时间更长；ecDNA上包含的基本上是癌基因；ecDNA改变了某些DNA片段的相对位置；ecDNA使同一肿瘤内的细胞之间存在差异；ecDNA有一定的逃避机制 降解ecDNA；抑制ecDNA上基因的表达；抑制染色体上片段脱落；抑制ecDNA复制

【解析】

1、真核生物细胞内的DNA主要分布在细胞核中，有丝分裂间期DNA进行复制，通过分裂平均分配到两个子细胞中，使子细胞中DNA和亲代细胞相同。

2、有丝分裂中期染色体形态比较固定，数目清晰容易观察。

（1）由题干信息可知ecDNA与染色体共同分布在细胞核内。ecDNA没有着丝粒，所以它们往往是随机分配到复制后的细胞，故其不符合孟德尔遗传规律。

（2）有丝分裂中期染色体的着丝点整齐的排列在赤道板上，要观察ecDNA（染色体外DNA）的形态，最好选择细胞分裂中期的细胞，可减少染色体的影响。细胞分裂过程中染色体是平均分配到子细胞的，由题中信息可知，ecDNA没有着丝粒，随机分配到复制后的细胞，而这一分配的差异也决定了ecDNA在细胞中发挥作用的方式和传统的染色体DNA有很大区别。

（3）由题干可知，ecDNA的染色质是十分活跃的，可以更加容易的被激活发生转录；ecDNA的环状结构可以让癌基因与邻近的增强子相互联系，促进癌症的表达。

（4）由于环状的ecDNA在癌细胞中存活时间更长；ecDNA上包含的基本上是癌基因；ecDNA改变了某些DNA片段的相对位置；ecDNA使同一肿瘤内的细胞之间存在差异；ecDNA有一定的逃避机制，因此ecDNA上的癌基因比染色体上的癌基因更能发挥作用。

（5）由于ecDNA上的癌基因比染色体上的癌基因更能发挥作用，可通过降解ecDNA、抑制ecDNA上基因的表达、抑制染色体上片段脱落、抑制ecDNA复制、研制长效抑制剂消除ecDNA等手段治疗癌症。