谈到癌细胞,我们会想到它异常的增殖速度,或者强大的组织侵袭能力。除了这些外部特征,癌细胞内部其实也会经历着剧烈的变化,尤其是染色体非整倍性,不稳定性和碎片化是促进癌细胞生长的重要动力。
由于染色体混乱导致的错误分离,癌细胞无法将染色体进行平均分配,而子代癌细胞也因此会产生许多微核结构来储存这些染色体片段。这些微核结构与正常的细胞核处于分离状态,能一定程度控制染色体碎片。
但问题在于,微核又是极其脆弱的,它的核膜很容易被破坏。一旦核膜坍塌,其中的DNA片段就会释放到细胞质中,进一步促进染色体重排和表观遗传变化,这是推动癌细胞进化、特征重塑以及产生耐药性的关键原因。因此,了解癌细胞微核相关机制对于探索新的肿瘤治疗策略有重要意义。
就在近期的《科学》期刊上,两篇背靠背论文从两方面带来了对癌细胞微核的全新认知,填补了该方向的研究空白。
其中一项研究由纪念斯隆-凯特琳癌症中心的研究团队完成,该研究主要想知道,微核的核膜具有哪些保护措施,又有哪些因素会破坏这些措施并导致核膜无法复原。
从微核与细胞核的比较中,研究者得到了一些启示,首先微核的大小约为细胞核的1/20~1/5,并且微核的核膜稳定性较差,核孔功能异常,层粘连蛋白B1水平更低,微核的核膜发生破裂后也更难修复。
另外值得关注的是,活性氧(ROS)曾被认为积极参与了微核的核膜破坏,比如调控ROS的水平就能够操纵核膜破裂的速率。而在新研究中,作者借助蛋白质组学手段,分析了ROS操控下有哪些蛋白受影响,其中负责核膜修复的蛋白ESCRT III会明显受到ROS的干扰。
并且核膜内的另一种蛋白CHMP7也对ROS水平升高异常敏感,当ROS升高,CHMP7会开始不断聚集,并且不再从微核内部正常地输出到外部。持续存在的CHMP7对于微核稳定是破坏性的,它可以与核膜蛋白LEMD2异常结合,进一步促进核膜结构破裂和坍塌。
最后,ROS还会募集自噬相关蛋白p62,这给微核带来了最后一击。p62会不断降解ESCRT III,让核膜无法实现修复,最后走向破裂。
在另一篇论文中,意大利与美国的合作团队接力式地破解了p62的作用机制细节。实验中,作者比较了微核与细胞核的蛋白质组成。结果显示p62蛋白明显会在微核的核膜中富集,而且p62的定位往往与线粒体有关,这是因为线粒体会释放更多的ROS来诱导p62的表达。检测中,与不表达p62的微核相比,那些p62表达阳性的微核往往离线粒体更近。
作者发现,无论是正常细胞还是癌细胞,只要提升ROS的水平就会让p62蛋白随之增加,微核破裂情况更加严重。而在肿瘤样本中,p62水平越高,样本来源的患者预后就要更差,这也说明p62与癌症的侵袭性是息息相关的。
研究者指出,针对微核的这些发现可以帮助我们更好地理解癌细胞的侵袭性行为,从而帮助我们找到更好的治疗和预防策略。
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