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《自然》大發現:著名癌症基因竟能產生奇怪小球,保護癌細胞

2022年11月28日 17:56 PDF版 分享轉發
癌基因(維基百科)
癌基因(維基百科)

希望之聲2022年11月28日】(編輯:李文涵)在對的長期研究中,科學家發現一類基因往往會在發展時異常表達,這些基因似乎與癌症發生有著密切聯繫,因此也被稱作癌基因。

其實,癌基因本身也具有正常的生物學功能,例如研究得比較廣泛的MYC基因就屬於一類經典癌基因,正常情況下,MYC基因編碼的MYC蛋白可以通過RNA聚合酶控制轉錄,也可以協調DNA的複製,促進DNA損傷的修復。

而正是由於這一特性,MYC基因極大地影響了細胞的生長和發育,一旦突變,不受控制生長的細胞就成為了癌細胞。根據過往眾多研究,MYC基因在幾乎所有類型癌症的發生和發展中都有著不小的作用,不僅可以改變腫瘤的代謝,還能幫助它們逃避免疫系統。

癌細胞 (hms.harvard.edu)
癌細胞 (hms.harvard.edu)

從癌細胞的角度來看,MYC基因更像一個「助力者」,不過今日《自然》的重磅研究發現,MYC還能起著「保衛者」的作用,它們可以形成大量MYC蛋白然後排列組成球狀來保護癌細胞的基因組。失去這些球狀MYC蛋白,癌細胞會迅速死亡。

該項新研究由德國維爾茨堡大學的研究者領導,他們在過往一些研究中發現,重組的MYC蛋白在體外會形成多聚體,這也促使他們想了解細胞內部的MYC是否也會有著類似的行為。

藉助專門識別MYC的熒光抗體,研究者對人細胞中的MYC進行了探索。在顯微鏡下,作者可以清晰地看到一圈圈綠色的熒光,這展示的便是MYC多聚體,結構上來看,球狀MYC蛋白外壁厚,但是內部是較空的狀態。這些球狀MYC的形狀和大小也並非完全一致,而是有著一定區別。

除了腫瘤細胞,一些經過外界壓力條件處理的細胞,它們的細胞核內部也會產生這樣的球狀MYC蛋白。總體來看,這種球狀結構大約會由數千個MYC蛋白單體組成。

這種結構在細胞內部其實顯得非常突兀,MYC蛋白為何要組裝成如此形狀,又究竟在做些什麼呢?

根據作者的仔細觀察,球狀MYC蛋白還會擁有一些與DNA複製有關的蛋白,比如BRCA1和FANCD2蛋白。當它圍繞在核仁周圍時,BRCA1就會大量增多,這些措施可以讓其很好地保護停滯複製叉等基因敏感區域。

這些區域對於RNA合成、DNA複製都非常重要,因此可能會出現不同聚合酶碰撞的可能性,從而給基因組帶來不穩定性。而這一球狀結構恰好就能阻隔不同酶之間的互作,降低DNA結構出錯的可能。

而在一些活躍的啟動子區域,球狀MYC還能阻斷反義轉錄,增強染色體穩定性。這些保護措施讓癌細胞的DNA雙鏈不容易產生裂口,這也是癌細胞在極端壓力下還能逆向生長的關鍵。

作者人為地在癌細胞中破壞了這一MYC球狀結構,隨後他們發現癌細胞DNA中出現了許多缺口,並且這些細胞往往存活不了多久就死亡了。這一現象也給予了研究人員極大的鼓勵,他們認為一種全新的抗癌治療方向正在出現。

DNA(photoAC)
DNA(photoAC)

「這些結果革新了我們對MYC的認知,尤其是為什麼它們對腫瘤生長如此重要,」研究共同通訊作者Martin Eilers教授表示,根據研究的一些發現,HUWE1泛素化連接酶參与的泛素化過程,對球狀MYC生成是必需的。

Eilers教授正在與維爾茨堡大學以及製藥企業合作,嘗試尋找可以干擾球狀MYC生成的潛在藥物。

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