惊人大翻转!自噬并不促进癌症,相反将癌症扼杀于摇篮之中

 行业新闻     |      2021-02-16 00:19
本文摘要:在细胞中,端粒维持着染色体的末端,防止细胞大幅度分化复制其DNA时染色体的末端融合在一起。端粒缺失可能导致癌症。在一项新的研究中,美国夏克生物研究所(Shack Institute of Biology)的研究人员在研究端粒与癌症关系的过程中有了一个惊人的发现:一个被称为自噬的细胞再利用过程,一般被指出是一种生存机制,但本质上它促进了细胞死亡,从而防止癌症再次发生。

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在细胞中,端粒维持着染色体的末端,防止细胞大幅度分化复制其DNA时染色体的末端融合在一起。端粒缺失可能导致癌症。在一项新的研究中,美国夏克生物研究所(Shack Institute of Biology)的研究人员在研究端粒与癌症关系的过程中有了一个惊人的发现:一个被称为自噬的细胞再利用过程,一般被指出是一种生存机制,但本质上它促进了细胞死亡,从而防止癌症再次发生。

他们解释说,自噬是一种新的肿瘤诱导方式,并认为切断这一过程的治疗是为了诱导癌症,但很可能无意中促进了癌症的早期复发。研究结果发表在2019年1月23日的《自然》杂志上,论文的标题是“自噬细胞死亡限制的薛定谔稳定性复制危机”。“这些结果令人惊讶,”该论文的通讯作者、沙克生物研究所分子和细胞生物学实验室教授简卡尔斯德尔说。

有一些检查点可以阻止细胞在分化过程中失去控制并重新发生癌症,但我们不认为自噬是其中之一。“当细胞因为分化和生长而每次都复制自己的DNA时,它们的端粒就不会再长了。一旦端粒变得如此之短,以至于它们不再能有效地维持染色体,细胞就不会得到停止无休止分化的信号。

但是,有时由于致癌病毒或其他因素,细胞会获得这种信号,然后分化。因为端粒变得危险地长或有缺陷,细胞变成一种叫做危机的状态。在这种状态下,未受保护的染色体需要融合在一起,然后再次发生故障——这是一些癌症的特征。

Karlseder和他的团队希望更好地理解这种危机状态——这是因为这种状态通常不会导致广泛的细胞死亡,从而防止癌前细胞成为完全发育的癌症,也是因为这种有益的细胞死亡机制尚未得到充分解释。该论文的第一作者、卡尔塞得实验室的博士后研究员约纳苏尔说:“许多研究人员指出,细胞死亡在危机中会通过细胞死亡再次发生。

细胞死亡和自噬是程序性细胞死亡的两种类型。但是没有人通过积极进行实验来测试他们是否知道这一点。

“为了研究这种危机状态以及随后细胞死亡的复发,卡尔塞得和纳苏尔在人类细胞上进行了一系列实验。在这些实验中,他们将长时间生长的细胞与那些必须转化为危机的细胞进行了比较。通过禁用各种允许生长的基因(也称为肿瘤诱导基因),他们需要使这些细胞快乐地分裂,并且在这个过程中它们的端粒看起来更短。

为了了解是自噬还是细胞死亡导致大量细胞危亡,他们研究了细胞死亡和自噬的形态学和生化标记。虽然这两种机制是长时间生长的细胞中少数细胞死亡复发的原因,但自噬仍然是危机中细胞死亡的主要机制,导致更好的细胞死亡。

这些研究人员探索了当处于危机中的细胞自噬停止时会发生什么。结果令人惊讶:当不需要自噬来阻止细胞死亡时,处于危机中的细胞不知疲倦地分裂。

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此外,当他们仔细观察这些细胞的染色体时,它们融合在一起并再次变形,这表明在癌细胞中仔细观察到的这种相当严重的DNA损伤正在再次发生,并表明自噬是最重要的早期癌症诱导机制之一。最后,这些研究人员测试了当细胞中长时间诱导某些类型的DNA损伤时,无论是在染色体末端还是在染色体中间,会发生什么。转录自噬发生在端粒缺失的细胞中,而DNA损伤又发生在其他染色体区域,细胞死亡发生在有转录的细胞中。这表明细胞死亡并不是破坏细胞的唯一机制,细胞可能因DNA损伤而成为癌前细胞,端粒与自噬之间没有必要的聊天。

这项研究指出,自噬不是促进癌细胞不受控制生长的机制(通过破坏其他细胞来重复使用原材料),但被忽视了,它本质上阻止了这种生长。没有自噬,失去了其他安全措施(如肿瘤诱导基因)的细胞就不会变成危机状态:细胞无法控制自己的生长,大量DNA受损,最终不会致癌。

(正如2015年发表在《分子生物学》(MolecularCell)杂志上的一篇题为“small molecularinhoftaeutophakinaseulk 1和lk 1底物的鉴定”的论文所报道的那样,一旦癌症开始发生,切断自噬可能仍然是使肿瘤痛苦的有效策略。


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