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癌症哨兵:线粒体代谢调节器蛋白SIRT4可预防DNA损伤

2013.4.09

  健康细胞并不只是碰巧存在的事物。随着它们的生长和分裂,它们需要制约和平衡,确保它们在适应周围环境改变的同时能正常发挥功能。

  近日,哈佛大学医学院(Harvard Medical School)和美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的研究人员在对一组参与调控生理学、热量限制和衰老的sirtuin蛋白质展开研究时,发现了其中一个蛋白SIRT4另一方面重要的功能,揭示SIRT4在DNA损伤反应信号通路中发挥了重要的作用,协调了通常情况下抑制肿瘤的一系列事件。众所周知,SIRT4能够控制线粒体中燃料的利用,其会对细胞获取营养物质时的压力变化做出响应。

  新研究表明,SIRT4对于不同形式的压力——DNA损伤也非常敏感。这一从前未曾预想到的代谢检查点反应表明,SIRT4兼做了预防癌症的哨兵。这一研究发现刊登在近期出版的《癌细胞》(Cancer Cell)杂志上。

  研究人员表示,当开始研究SIRT4时,他们只关注了它的代谢作用,寻找其与糖尿病和肥胖相关的功能。令科学家感到惊讶的是,SIRT4对DNA损伤做出了响应,这引导科学家研究了响应DNA损伤的代谢反应,以及SIRT4控制基因毒性压力下代谢反应的机制。

  为了了解SIRT4的正常功能,研究人员通过将培养皿中的细胞暴露在紫外线照射下,诱导了DNA损伤。这种损伤触发了谷氨酰胺代谢停止,限制了细胞通过一个分裂和生长周期时可以利用的营养物质量。

  在这一关键点阻断细胞周期非常的重要。如果DNA损伤后,细胞生长不受遏制,损伤细胞增殖就可以导致癌症。当SIRT4正常发挥功能时,在坏细胞和它们的异常功能扩增前,这一连串事件会遭到破坏。SIRT4阻断了谷氨酰胺代谢,阻滞了细胞周期,抑制了肿瘤形成。

  科学家们在小鼠体内对这种SIRT4反应进行了检测。他们发现缺乏SIRT4编码基因,其他方面正常的小鼠在15个月时自发形成了肺癌。

  研究人员表示,当缺失SIRT4时,细胞丧失了这一与谷氨酰胺相关的代谢检查点。谷氨酰胺非常的重要,因为它是细胞增殖所必需的一种氨基酸。没有SIRT4,细胞在面对DNA损伤时仍会维持分裂,由此细胞累积了更多的损伤。

  科学家们还对数据进行了分析,证实在小细胞肺癌、胃癌、庞盖、乳腺癌和白血病等几种人类癌症中SIRT4基因表达水平均较低。尽管他们还不能确定,单单丧失SIRT4是否会引发癌症,但其缺失似乎创造了肿瘤细胞生存和生长的环境。

  研究人员总结道,SIRT4有可能是对抗肿瘤的一个潜在靶点。

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