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《自然》大发现:着名癌症基因竟能产生奇怪小球,保护癌细胞

2022年11月28日 17:56 PDF版 分享转发
癌基因(维基百科)
癌基因(维基百科)

希望之声2022年11月28日】(编辑:李文涵)在对的长期研究中,科学家发现一类基因往往会在发展时异常表达,这些基因似乎与癌症发生有着密切联系,因此也被称作癌基因。

其实,癌基因本身也具有正常的生物学功能,例如研究得比较广泛的MYC基因就属于一类经典癌基因,正常情况下,MYC基因编码的MYC蛋白可以通过RNA聚合酶控制转录,也可以协调DNA的复制,促进DNA损伤的修复。

而正是由于这一特性,MYC基因极大地影响了细胞的生长和发育,一旦突变,不受控制生长的细胞就成为了癌细胞。根据过往众多研究,MYC基因在几乎所有类型癌症的发生和发展中都有着不小的作用,不仅可以改变肿瘤的代谢,还能帮助它们逃避免疫系统。

癌细胞 (hms.harvard.edu)
癌细胞 (hms.harvard.edu)

从癌细胞的角度来看,MYC基因更像一个“助力者”,不过今日《自然》的重磅研究发现,MYC还能起着“保卫者”的作用,它们可以形成大量MYC蛋白然后排列组成球状来保护癌细胞的基因组。失去这些球状MYC蛋白,癌细胞会迅速死亡。

该项新研究由德国维尔茨堡大学的研究者领导,他们在过往一些研究中发现,重组的MYC蛋白在体外会形成多聚体,这也促使他们想了解细胞内部的MYC是否也会有着类似的行为。

借助专门识别MYC的荧光抗体,研究者对人细胞中的MYC进行了探索。在显微镜下,作者可以清晰地看到一圈圈绿色的荧光,这展示的便是MYC多聚体,结构上来看,球状MYC蛋白外壁厚,但是内部是较空的状态。这些球状MYC的形状和大小也并非完全一致,而是有着一定区别。

除了肿瘤细胞,一些经过外界压力条件处理的细胞,它们的细胞核内部也会产生这样的球状MYC蛋白。总体来看,这种球状结构大约会由数千个MYC蛋白单体组成。

这种结构在细胞内部其实显得非常突兀,MYC蛋白为何要组装成如此形状,又究竟在做些什么呢?

根据作者的仔细观察,球状MYC蛋白还会拥有一些与DNA复制有关的蛋白,比如BRCA1和FANCD2蛋白。当它围绕在核仁周围时,BRCA1就会大量增多,这些措施可以让其很好地保护停滞复制叉等基因敏感区域。

这些区域对于RNA合成、DNA复制都非常重要,因此可能会出现不同聚合酶碰撞的可能性,从而给基因组带来不稳定性。而这一球状结构恰好就能阻隔不同酶之间的互作,降低DNA结构出错的可能。

而在一些活跃的启动子区域,球状MYC还能阻断反义转录,增强染色体稳定性。这些保护措施让癌细胞的DNA双链不容易产生裂口,这也是癌细胞在极端压力下还能逆向生长的关键。

作者人为地在癌细胞中破坏了这一MYC球状结构,随后他们发现癌细胞DNA中出现了许多缺口,并且这些细胞往往存活不了多久就死亡了。这一现象也给予了研究人员极大的鼓励,他们认为一种全新的抗癌治疗方向正在出现。

DNA(photoAC)
DNA(photoAC)

“这些结果革新了我们对MYC的认知,尤其是为什么它们对肿瘤生长如此重要,”研究共同通讯作者Martin Eilers教授表示,根据研究的一些发现,HUWE1泛素化连接酶参与的泛素化过程,对球状MYC生成是必需的。

Eilers教授正在与维尔茨堡大学以及制药企业合作,尝试寻找可以干扰球状MYC生成的潜在药物。

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