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Cell揭示细胞代谢调控新机制

2014.9.15

  在Helen McNeill博士的领导下,来自Lunenfeld-Tanenbaum研究所的研究人员揭示了一种令人兴奋的、且不同寻常的生化联系。他们的研究发现对于线粒体相关疾病具有重要的意义,线粒体是我们的细胞内能量生成的主要来源。相关论文发表在9月11日的《细胞》(Cell)杂志上。

  McNeill的研究小组在国际上享有声誉,她们的研究旨在了解发育过程中细胞是如何变得组织化、形成组织的,以及生长的调控机制。该研究小组将焦点放在了一些fat (ft)基因突变上。这一基因的产物:Fat蛋白在细胞膜上起作用,促进了细胞之间的粘附和通讯。Ft突变可导致细胞过度生长,变成肿瘤。这一过程部分是通过Hippo信号通路来实现,在如肝癌、乳腺癌、卵巢癌和肉瘤等一些癌症中Hippo信号通路常常被激活。

  人们通常认为Fat蛋白是在细胞的表面起作用,新论文第一次揭示出Fat蛋白的一块实际上被裂解处理并传送到了线粒体中,在那里它影响了细胞的能量状态。重要的是,当缺失这一特殊组件时,线粒体内的能量生成管道会变得不稳定,导致能量生成损失。

  McNeill 博士说:“我们惊奇的发现,在细胞中Fat蛋白直接与线粒体相互作用,调控了细胞的代谢。尽管我们还想知道细胞是如何知道何时将这一Fat蛋白释放到线粒体中去的,不过现在,这种新联系为我们思考细胞能量的控制机制开启了新的研究道路,并提供了一些如何关闭癌细胞生长的新想法。

  当线粒体不能正常运作时,细胞不再拥有高效的能量来源。转而,细胞将切换至糖酵解来生成它们所需的能量,这被称之为Warburg效应。同样的,肿瘤细胞的糖酵解速率要比正常细胞高200倍。由于线粒体负责生成基本细胞功能所需的能量,线粒体出现问题也会导致诸如2型糖尿病、帕金森病、心脏病、中风和阿尔茨海默氏症等一些疾病。

  由于果蝇是人类线粒体的一个强有力的模型,研究小组一直在果蝇中评估他们的独特研究发现。下一阶段他们打算在人类细胞中检测这些研究结果。

  McNeill博士实验室研究助理Yonit Tsatskis说:“新研究发现将细胞膜与线粒体功能联系到一起,由于定义了一种全新的细胞调控机制其具有重要的意义。”

  共同作者Anson Sing补充说:“当我开始着手从事这个项目时,我曾预计能了解到有关果蝇眼睛发育的一些信息,但我没有想到它将我引导到对肿瘤细胞的线粒体和代谢缺陷展开研究。生成新的发现和联系,这就是从事研究工作的奇妙之处。作为科学过程的一个组成部分,这令人感到非常兴奋。”

  McNeill和她的研究小组正在调查ft基因所起的具体作用,希望能够为与Fat功能失常有关的癌症和其他疾病鉴别出新的治疗靶点。

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