表观遗传修饰在确定基因及其产物表达的时间和地点的分化程序的建立和调节中起着至关重要的作用。虽然这些改变不改变dna序列,但它们通过改变基因的dna甲基化模式、microrna的表达谱、组蛋白的翻译后修饰和核小体定位来调节基因表达以响应环境因素。3表观遗传调控在所有生物过程中起核心作用。它还与许多疾病有关,包括癌症。特别是异常的表观遗传模式明显地牵涉到肿瘤的形成和维持。表观遗传修饰具有治疗优势,因为它们是可逆的。在过去的十年中,已经开发了越来越多的针对表观遗传机制(dna甲基化,组蛋白去乙酰化,甲基化和去甲基化,组蛋白阅读器)的分子(“表观药物”)来治疗癌症。
主要的表观遗传学因素是组蛋白动力学(即位置,核小体的组成和化学修饰)和dna甲基化。在人类中,dna甲基化是最稳定的表观遗传标记;它发生在威尼斯5139手机版-9778818威尼斯的第5位,主要在cpg二核苷酸环境中,它由c5-dna甲基转移酶(dnmts)催化,使用sadenosyl-l-蛋氨酸(sam)作为甲基供体。两个dnmt家族被鉴定为甲基化dna:(1)dnmt1,它通过甲基化新合成的dna链来负责dna甲基化维持;(2)dnmt3a和dnmt3b,它们负责从头dna甲基化。后来的研究表明,dnmt1也可以参与从头甲基化,dnmt3a/b可以甲基化半甲基化dna。dnmt3l是一种协同激活剂,它参与染色质的串扰。cpg二核苷酸在人类基因组中不是任意分布的。大约70-80%的所有cpg二核苷酸都是甲基化的,并且出现在非转录的重复dna区域,如逆转录元件和cpg丰富的卫星。cpg聚集在称为cpg岛的区域中。cpg岛通常有0.2-2kb长,位于人类一半以上基因的近端启动子中。在正常组织中,这些区域通常是非甲基化的。如果启动子cpg岛被甲基化,则相应的基因由于转录因子的不良识别和参与染色质重塑的蛋白质的募集而受到抑制,例如甲基结合蛋白mdb。dna甲基化的失败和异常dna甲基化模式的建立与某些蛋白质和非编码rna的过表达或过表达有关,最终导致癌症。在癌症中,cpg岛内的启动子甲基化使几个特定基因失活。例如肿瘤抑制基因(p16ink4a,p14arf,rb)和dna损伤修复基因(hmlh1,mgmt)就是这样。5cpg岛甲基化模式与多种恶性肿瘤的不良结局相关。同时,在癌症中观察到一种全局低甲基化模式,伴随着随之而来的基因组不稳定和染色体畸变。dna甲基化因此也被用作诊断和预后的生物标志物:gst-pi的甲基化被用于检测前列腺癌(labcorp的veridex测试),胶质母细胞瘤患者的mgmt甲基化可以预测替莫唑胺的反应,并且血浆中存在甲基化的sept9在结肠癌的诊断中被发现。dnmt1、dnmt3b或dnmt3a在各种肿瘤中的表达增加,包括前列腺癌、肝癌、结直肠癌或乳腺癌。因此,dnmt是具有吸引力的治疗靶点。在过去的十年中,已经提出了几种dnmt抑制剂(dnmti)来治疗癌症。
迄今为止,两种抑制剂,5-氮杂胞苷(商品名:vidaza)和5-氮杂-2'-脱氧胞苷(地西他滨)。已获得fda(美国食品和药物管理局)和ema(欧洲药品管理局)的批准,用于治疗骨髓增生异常综合征(mds)、急性髓性白血病(aml)和慢性粒细胞白血病(cmml)。最近,低剂量1和苯甲酰胺组蛋白去乙酰化酶抑制剂(hdaci)的联合应用,在非小细胞肺癌患者中提供了有希望的结果。此外,最近的临床结果表明,去甲基化药物可以重新编程癌细胞以克服化疗耐药性,使它们对化疗重新敏感,正如2重编程的弥漫性大b细胞淋巴瘤对标准化疗敏感所观察到的那样。与hdaci一起,这两个dnmt是迄今为止唯一获得批准的流行病。然而,这些药物对各种dnmt没有选择性,而且它们的化学成分不稳定且无特异性。因此,有必要鉴定新的,更特异的和选择性的抑制剂。