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MIT的一项新研究显示,RNA结合蛋白的一个家族参与癌症,尤其是乳腺癌的某个亚型的调控。这些名为武藏的蛋白能迫使细胞进入增殖相关的状态。
生物学家之前发现,通常发生于癌细胞及胚胎发育过程中的此类转变是由转录因子控制的,这些转录因子可以打开/关闭基因。然而,MIT的新研究显示,RNA结合蛋白同样起着关键作用。人类细胞约含500种不同的RNA结合蛋白,这些蛋白通过调控信使RNA影响基因表达,信使RNA将DNA的指令传达给细胞中的其他成分。
“近期的研究显示,人类细胞和哺乳细胞中存在大量的RNA加工事件,”该研究的主要作者之一Yarden Katz说。“RNA的加工在不同的时间节点发生,这使得RNA结合蛋白能在每一个时间点对RNA进行调控。我们对这类未知的RNA结合蛋白非常感兴趣,我们想弄清楚它们是怎样调控细胞状态的转变的。”
中国农大的Feifei Li是该研究的另一位主要作者,这项研究发表于eLife杂志。
控制细胞状态
在该研究之前,科学家们对于武藏蛋白的功能知之甚少。这些RNA结合蛋白通常被用于鉴别神经干细胞,神经干细胞富含RNA结合蛋白。在肿瘤(包括胶质母细胞瘤,一种恶性脑癌)中也发现了此类蛋白。
“正常情况下,它们仅作为干细胞和前体细胞的标志,然而在癌症中这些蛋白被激活,这个发现引起了我们的兴趣,因为之前我们以为这些蛋白在癌症中处于未分化的状态,”Katz说。
为了研究这种可能性,Katz对神经干细胞中武藏蛋白的水平进行了调控,并测定了武藏蛋白水平的变化对其他基因的影响。他发现,受到武藏蛋白影响的基因与上皮细胞-间充质细胞转变(EMT)有关,在EMT过程中,细胞丧失了彼此附着的能力并开始侵入其他组织。
EMT被证实在乳腺癌中不可或缺,这促使研究团队对非神经组织癌症中的武藏蛋白展开了研究。他们发现,武藏蛋白在某种类型的乳腺肿瘤中高度表达,该亚型为luminal B肿瘤,这种肿瘤没有发生转移但具侵染性并且生长迅速。
当研究人员敲除了乳腺癌细胞中的武藏蛋白时,细胞不再处于上皮细胞状态。同样,如果激活间充质细胞中的武藏蛋白,那么细胞则会进入上皮细胞状态。这意味着,武藏蛋白的作用是保持癌细胞处于增殖以及上皮细胞状态。
“这些蛋白看上去真的能调控细胞状态的转变,而细胞状态的转变被证实在乳腺癌中充当着重要角色,”Katz说。
胚胎发育及癌症
研究人员发现,武藏蛋白抑制一种名为Jagged1的基因,该基因调控Notch信号通路。Notch信号能促进胚胎发育过程中神经元的细胞分裂,它在癌症中也发挥着重要作用。
当Jagged1被抑制时,细胞被锁定在上皮细胞状态,这是一种相对停滞的状态。研究人员发现,武藏蛋白不仅仅抑制癌症中的Jagged1,它也抑制乳腺发育过程中的Jagged1。当这些蛋白在正常乳腺中过表达时,细胞不能正常地进行EMT。
目前,研究人员在试图弄清楚胚胎发育完成后武藏蛋白是怎样被正常关闭,而在癌细胞中又是怎样被激活的。“对于这种蛋白的行为我们已经做了相关研究,但对于它是怎么被调控的我们还不是很清楚,”Katz说。
他说,武藏蛋白是否可以作为癌症药物的理想靶点,现在回答这个问题还为时过早,但是它们可以作为良好的诊断标志物,告诉我们癌细胞出于什么状态。“现在我们更需要做的是弄清某个阶段癌症的细胞状态并将它们诊断出来而不是急于治疗,”他说。