肿瘤抑制机制通过干扰癌细胞代谢来阻止肿瘤的进展

根据Wistar研究所的一项研究,肿瘤抑制因子Parkin在不同类型的肿瘤中降低,引起急性代谢和氧化应激,抑制线粒体的转运,阻断肿瘤细胞的运动,减少原发和转移性肿瘤的生长。这些发现,今天发表在
科学进步
证明代谢和线粒体重排是肿瘤发展的重要标志,是疾病的有力驱动力。
“一个世纪以来,我们就知道,从一个小的、癌前病变发展为侵袭性肿瘤,然后转移,伴随着新陈代谢的变化,使癌细胞能够支持持续增长所带来的更大能量需求,并适应不利的微环境条件,”该研究的主要作者达里奥·C·阿尔蒂埃里(Dario C.Altieri)说,他是该研究所的主席兼首席执行官、癌症中心主任,罗伯特·佩尼·福克斯(Robert&Penny Fox)杰出教授。“我们的研究提供了证据,证明重组代谢和线粒体功能是肿瘤抑制机制所反对的一种促癌因子,并且我们发现了一种与抑制几种不同类型的癌症有关的因素。”
Altieri和他的同事研究了一种名为Parkin的基因,这种基因在帕金森病中被改变。通过一种叫做有丝分裂的降解机制,Parkin通过选择性地去除受损的线粒体来保护脑细胞,线粒体是产生能量的细胞器。以前的证据表明,Parkin可能在调节癌细胞代谢和抑制肿瘤生长方面发挥作用,但其机制仍不明确。
研究人员重新将Parkin引入前列腺癌细胞和其他不表达该蛋白的癌细胞类型中,观察到细胞运动减少和侵袭受阻。同时,正常细胞中Parkin基因的缺失增加了细胞的运动能力。
在体内,表达Parkin的前列腺癌细胞形成较小的肿瘤,具有较低的转移潜能.研究小组发现,Parkin在患者组织样本和癌细胞株中的表达较低或无法检测,并且在癌症基因组图谱数据库中所含的所有肿瘤类型中与其各自的正常对应物相比都有所下降。
对肿瘤细胞进行的一项全球蛋白质组学研究表明,调控细胞移动和转移的蛋白质网络发生了改变,并降低了致癌信号。
重要的是,这些作用独立于Parkin在线粒体损伤的有丝分裂反应中的作用。研究人员随后询问其他病理条件是否能激活Parkin。他们发现,将帕金表达的癌细胞暴露在营养缺乏和dna破坏剂等应激条件下,会导致Parkin水平的大幅上升。
Parkin是一种促进泛素化的酶,它通过修饰蛋白质使其降解。研究人员观察到,这种功能是帕金的肿瘤抑制活动所必需的。强迫Parkin在癌细胞中的表达改变了蛋白质网络中控制细胞死亡、线粒体功能和葡萄糖代谢的泛素化。因此,Parkin会干扰细胞内线粒体的运动,从而影响细胞在肿瘤发展中的作用。
“我们的实验室已经描述了这些细胞器在癌症中所起的作用,表明线粒体大小、形状和分布的变化会增加细胞的运动能力、转移性传播和其他侵袭性疾病特征,”该研究的第一作者、Altieri实验室博士后Ekta Agarwal博士说。“这项新的研究表明,肿瘤抑制途径是如何对抗线粒体动力学来对抗癌症进展的。”
研究人员进一步分析了Parkin肿瘤抑制的机制及其在控制代谢中的作用,并证明Parkin表达阻断了一种称为转酮醇酶(transketolase,TKT)的酶,该酶参与糖酵解,这是癌细胞用来产生能量的一种代谢途径。这一区块导致能源生产减少。
TKT在对抗细胞氧化应激方面也起着关键作用。因此,其抑制的另一个后果是活性氧的增加和线粒体的氧化应激,从而抑制线粒体功能,进而抑制肿瘤细胞的运动。
从这项研究中,Parkin成为肿瘤抑制途径的一种关键的、应激激活的效应,通过干扰癌细胞重新规划代谢的能力来对抗恶性细胞的增殖和转移能力。
来源:健康谈古论今
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