藻类为癌症提供新线索

2006 年 10 月 12 日

藻类为癌症提供新线索

2006 年 10 月 12 日

加利福尼亚州拉霍亚——一种微小的绿藻帮助索尔克生物研究所的科学家发现了视网膜母细胞瘤蛋白 (RB) 的一种新功能，该蛋白以其在哺乳动物细胞中的肿瘤抑制作用而闻名。 通过将细胞大小与细胞分裂相结合，RB 可确保细胞保持在最佳大小范围内。

他们的研究结果将于 12 月 XNUMX 日在线版上发表 PLoS遗传学，表明 RB 在细胞达到最小尺寸之前阻止细胞分裂，并且可以为癌症起源提供新的见解。

“大小合适对于细胞来说非常重要，因为当表面积与体积之比发生变化时，它们的生理机能会发生相当大的变化，”资深作者解释道 詹姆斯·尤曼博士，索尔克植物生物学实验室助理教授和赫斯特捐赠基金主席。 “人体由数万亿个细胞组成，每个细胞都必须协调其生长和分裂，以保持大小平衡，”他补充道。

这个过程受到非常严格的监管，任何给定的细胞类型将始终保持在非常窄的尺寸范围内，但确定细胞尺寸的方法仍然是个谜。 在增殖细胞中，称为检查点的控制机制被认为可以防止细胞分裂，直到它们达到特定大小，但检查点的性质已被证明难以剖析。

了解细胞如何平衡生长和分裂的相反过程以实现尺寸控制，这不仅仅是细胞生物学家令人着迷的智力追求：尺寸控制的丧失是癌细胞的一个标志，癌细胞在调节生长和分裂方面表现出严重的缺陷。

“在哺乳动物细胞中，很难将大小控制与细胞周期控制分开，因为操纵细胞周期速率的间接后果很容易弄乱细胞大小，”Umen 说。

微小的单细胞藻类 莱茵衣藻 提供了一个模型生物体来研究细胞大小和生长之间的联系。 在自然界中，这种生物体存在于淡水和咸水以及各种土壤中。 它的近亲已经适应了水下热喷口的恶劣条件，甚至适应了南极冰架下的生活。 在实验室里， 莱茵衣藻 已用于调查农业、能源相关和医学问题。

衣藻 作为一种有机体，它特别适合剖析细胞大小背后的控制机制，不仅因为它的简单性，而且因为它独特的细胞周期：在延长的生长期，细胞会增大到其原始大小的许多倍，然后突然快速分裂几次演替。 尽管反应迅速，但细胞分裂受到大小机制的严格控制，确保子细胞永远不会太大或太小。

在早期工作过程中，Umen 鉴定了由 RB 编码的同系物 mat3 基因输入 莱茵衣藻 后来在人类和小鼠的 RB 通路中发现了其他参与者的藻类对应物。 分析它们的功能 衣藻之后，Salk 团队分离出了 RB 信号通路个别成员发生突变的细胞，但事情立即开始出错。

Umen 解释道，“具有突变的细胞 莱茵衣藻 RB同系物开始过早分裂，并继续过度分裂，产生异常小的子细胞。 RB 肿瘤抑制因子的两个关键靶标的藻类突变与 RB 突变具有完全相反的效果，导致异常大的细胞在应该分裂时不分裂。” 这些发现表明，一旦细胞达到临界大小，它们就需要这两种 RB 靶蛋白按计划进行分裂。

“对我们来说有趣的是，从藻类到植物再到人类，整个遗传模块都得到了保存，”乌门说。 “十亿多年来，它一直在控制细胞分裂。 随着多细胞生物的进化，RB 途径被选择整合生长因子信号，但其在单细胞中的最初目的更为根本：将细胞大小与细胞周期进程结合起来，”他补充道。

最近，有证据表明动物细胞也有大小检查点，其性质仍未知。 “我们的结果揭示了我们在 RB 通路中发现的古老尺寸控制功能的可能性。 衣藻 可能仍然存在于动物细胞中，但被整合到一个更大的网络中，该网络也对生长因子的细胞外输入做出反应。 现在剖析 RB 在动物细胞中的功能将是一个有趣的挑战，”他说。

为这项研究做出贡献的研究人员包括博士后研究员、第一作者 Su-Chiung Fang 博士和实验室助理 Chris de los Reyes。

位于加利福尼亚州拉霍亚的索尔克生物研究所是一个独立的非营利组织，致力于生命科学的基础发现、改善人类健康和培训未来几代研究人员。 医学博士乔纳斯·索尔克 (Jonas Salk) 于 1955 年研制出的脊髓灰质炎疫苗几乎根除了脊髓灰质炎，并于 1965 年在圣地亚哥市赠送的土地和“March of Dimes”的财政支持下开设了该研究所。