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Cell子刊:细胞分裂关键蛋白的双重作用

2014.4.21

  加州大学的研究团队发现,细胞周期蛋白cyclin B1/Cdk1复合体除了在细胞分裂中起关键作用以外,还能增强线粒体的活性,为细胞分裂提供额外的能量。这是首次发现这种复合体具有双重功能。

  在此基础上,人们可以通过靶标cyclin B1/Cdk1控制细胞能量的生产,为癌症治疗和再生医学提供帮助。这项研究于四月十七日发表在Cell旗下的Developmental Cell杂志上。

  “这些蛋白不仅控制着细胞周期的推进,还能增加线粒体的能量生产,”领导这项研究的Jian Jian Li教授说。“这两个过程同时发生,因为细胞周期的前进需要消耗额外的能量。”

  此前人们知道,cyclin B1/Cdk1复合体会介入细胞周期的一个关键点——G2期。细胞周期在这一阶段出现暂停,以便为有丝分裂做好准备,随后细胞就会进入M期开始分裂。

  研究人员发现,cyclin B1/Cdk1除了推动细胞周期进入M期以外,还会离开细胞核进入线粒体,在细胞最需要能量的时候促进能量的生成。这个复合体能够特异性磷酸化一类线粒体蛋白(complex I),从而增强该细胞器合成ATP的能力,保证细胞有足够的能量进行分裂。

  研究人员对小鼠和人类的细胞进行了研究,包括乳腺癌细胞和正常的乳腺上皮细胞。当细胞周期从G2向M期推进时,他们检测了cyclin B1/Cdk1对线粒体能量代谢的调控。他们发现,cyclin B1/Cdk1复合体使线粒体蛋白的磷酸化增加,而这一现象促进了线粒体的能量生产。研究现实,逆转这一过程会减少能量的生成。

  研究指出,cyclin B1/Cdk1既能感知细胞的能量需求,又将这一信息传递给线粒体。而这一机制使其有望成为癌症治疗的潜在靶标。

  “在放疗或化疗所造成的压力下,肿瘤细胞可能需要线粒体提供额外的能量,对DNA损伤进行修复,”Li说。“在肿瘤细胞中阻断细胞核与线粒体的这种通讯,并同时抑制糖酵解,将是治疗癌症的一条新途径。”除了增强放疗和化疗效果以外,调控细胞的能量生产也能够延缓肿瘤的生长,这是一种釜底抽薪的策略。

  另一方面,在普通组织中增强线粒体的能量生产,可以帮助再生性细胞(例如肌肉干细胞)修复受损的组织。

  这项研究将两个不同的领域关联在一起:细胞周期研究和线粒体研究。“研究线粒体或细胞周期的人很多,但很少有人研究二者之间的关联,”Li说。

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