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癌症超越了我们的身体时钟

南卡罗来纳州医科大学的霍林斯癌症中心研究人员发现,肿瘤细胞利用未折叠的蛋白质反应来改变昼夜节律,这有助于更多的肿瘤生长。根据12月11日在线发表在《自然细胞生物学》上的一篇论文,昼夜节律时钟的关键部分与这一过程相反。

为了使肿瘤生长和扩散,癌细胞必须产生比正常数量更多的核酸和蛋白质,这样它们才能自我复制。然而,在增加蛋白质合成的正常细胞和癌细胞中,一小部分蛋白质无法正确折叠。发生这种情况时,细胞会激活其展开的蛋白质反应(UPR),这会减慢新蛋白质的产生,同时错误折叠的蛋白质会重新折叠。最终,错误折叠的蛋白质的堆积会变得有毒,并导致细胞死亡。但是,癌细胞已经学会了在需要时使用UPR减慢蛋白质的合成,以处理积错的蛋白质。这有助于它们在会杀死正常细胞的条件下存活。

MUSC Hollings癌症中心的脂蛋白组学,病理生物学和治疗学的SmartState基金会主席,该项目的高级研究员J. Alan Diehl博士说,这种适应模式经常出现在肿瘤细胞中。代尔说:“肿瘤细胞正在做的事情就是利用一条已经存在于细胞中的途径,并利用它来发挥其优势。”

然而,尚不清楚癌细胞如何能够利用UPR活性影响昼夜节律。Diehl的研究小组发现,UPR和昼夜节律相互联系,共同导致细胞的发条运转,癌细胞也利用UPR操纵昼夜节律,从而使其能够生存下来,对正常细胞有毒。

首先,Diehl和他的同事们根据细胞中蛋白质合成的已知知识提出了一个新想法。首先,正如他们所知道的,UPR在肿瘤中发生了改变,其次,细胞建立了昼夜节律,通过产生某些蛋白质的水平来调节代谢,这些蛋白质的水平与明暗周期自然协调地上升和下降。第三,其他科学家已经观察到肿瘤细胞中的昼夜节律改变。由于蛋白质的产生与生物钟的节律有关,所以迪尔的研究小组询问错误折叠的蛋白质是否会改变癌细胞中生物钟的节律。

在他们的第一组实验中,Diehl的研究团队使用化学物质激活骨肉瘤细胞中的UPR。他们发现,激活后,UPR会改变一种重要蛋白质Bmal1的水平,该蛋白质是一种转录因子,随着明暗周期的增加而下降。确实,它调节了主要昼夜节律基因的表达。当细胞暴露于明暗周期时,Bmal1水平在黑暗小时达到峰值。但是,当UPR被化学激活时,Bmal1在亮相和暗相期间都保持较低水平,这导致了昼夜节律基因表达的相移。当电池中没有UPR机械的主要部件之一时,就不会发生相移。

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