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PNAS:新的、意想不到的癌细胞扩散机制

发布者:admin发布时间:2023-07-26浏览量:返回上级



南加州大学的一项令人惊讶的发现揭示了癌细胞如何转移的关键细节,并提出了阻止其扩散的新治疗方法。


这项研究得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的支持,研究重点是一种名为GRP78的细胞伴侣蛋白,它有助于调节细胞内其他蛋白质的折叠。


由南加州大学凯克医学院生物化学和分子医学教授Amy S. Lee博士领导的同一研究小组此前的研究表明,当细胞处于压力下(由于COVID-19或癌症)时,GRP78被劫持,允许病毒入侵者复制,癌症生长并抵抗治疗。


Lee和她的同事们现在有了一个意想不到的发现,这可能最终使科学家们能够保护细胞免受这种恶意接管。


通常,GRP78存在于称为内质网的细胞部分。但是当细胞处于压力下时,伴侣蛋白会迁移到细胞核,在那里它会改变基因活动,改变细胞的行为,使癌细胞变得更具移动性和侵袭性。


Lee说:“在细胞核中发现GRP78控制基因表达完全是一个惊喜。”“当谈到癌细胞的基本机制时,这是一种新奇的东西,据我所知,以前没有人观察到过。”


Lee说,刚刚发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果可能代表了细胞生物学的范式转变,并对癌症治疗研究具有启示意义。


意想不到的发现

这项新发现最初是偶然发现的。


Lee实验室的博士后研究员、该研究的第一作者Ze Liu博士正在分析GRP78如何调节一种被称为EGFR的基因,这种基因长期以来与癌症有关。


他注意到一些令人惊讶的事情:GRP78控制着EGFR的基因活性,这提出了一种有趣的可能性,即GRP78可能已经进入细胞核并承担了一个新的角色。但伴侣蛋白一直被认为主要存在于细胞的内质网中。


为了证实他们的假设,Liu, Lee和他们的同事使用共聚焦显微镜,提供高分辨率的2D和3D成像,再加上捕捉活细胞图像的先进技术,直接观察肺癌细胞细胞核中的GRP78,以及应激下的正常细胞。然后,他们使用了其他几种技术,包括生化分析和GRP78的mRNA“敲除”。这些技术使他们能够识别GRP78内的信号,使其能够进入细胞核,并确认当GRP78存在于细胞核中时,它会刺激EGFR基因的活性。


接下来,研究人员开始更多地了解GRP78进入细胞核后细胞内发生的事情。为了了解哪些基因受到影响,他们使用了一种复杂形式的RNA测序技术,将细胞核中过度表达GRP78的肺癌细胞与细胞核中缺乏GRP78的细胞进行了比较。


“令我们非常惊讶的是,我们发现细胞核中受GRP78调控的关键基因主要与细胞迁移和入侵有关,”Lee说。


研究小组发现GRP78与另一种细胞蛋白ID2结合。ID2通常抑制基因(包括EGFR),其中许多基因允许细胞迁移。但是当与GRP78结合时,ID2就不能再发挥作用了。如果没有这种抑制,癌细胞就会变得更具侵袭性。


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对癌症和细胞生物学的广泛影响

这些新发现指出了几种潜在的癌症治疗新方法,包括下调GPR78活性以抑制肺癌中的EGFR,或阻止其与ID2结合。


GRP78还可以与细胞核中对癌症至关重要的其他蛋白质结合,为癌症生物学开辟了一条新的研究方向。虽然目前的研究分析了肺癌细胞,但GRP78在各种类型的癌症中起着类似的作用,包括胰腺癌、乳腺癌和结肠癌。


GRP78是一种主要的内质网蛋白,它可以进入细胞核并承担新的功能,这一发现也可能在细胞生物学领域具有广泛的意义。Lee说,这是可能的——甚至是可能的——通常存在于细胞某一部分的其他蛋白质,在压力或其他触发下,可以迁移到细胞的另一部分,并以多种方式改变细胞的行为。


“这是一个新概念,蛋白质本身就是完成这项工作的士兵,但现在我们认为这不仅仅是关于士兵的问题,还包括士兵被部署在哪里。”


Lee和她的团队也在研究抑制GRP78表达或活性的药物。他们正在进行的一项研究表明,抑制GRP78的小分子,如YUM70,甚至可能能够阻断细胞核中GRP78的活性。


这项工作得到了美国国立卫生研究院的支持[R01 CA027607, CA238029]。

原文标题:

Study finds new, unexpected mechanism of cancer cell spread