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来自研究机构

参与癌症转移的新细胞器

癌症研究人员发现液-液相分离与癌症病理之间的联系

日期:
2021年3月9日
来源:
普林斯顿大学
简介:
研究人员发现了一种新的、尚未命名的细胞器,它在骨转移中发挥作用,是通过液-液相分离形成的——当活体材料的液体团相互融合时。
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普林斯顿大学的一些顶尖癌症研究人员惊讶地发现,他们本以为是对癌症如何在体内扩散的简单调查——转移——却发现了液-液相分离的证据:这是生物学研究的新领域,研究活体材料的液体斑点如何相互融合,类似于熔岩灯或液态汞中的运动。爱博网投领导者

“我们相信这是第一次相分离与癌症转移有关,”沃纳-兰伯特/帕克-戴维斯分子生物学教授康宜宾说。爱博网投领导者他是一篇新论文的资深作者,这篇论文出现在本期《…》的封面上自然细胞生物学爱博网投领导者

他们的工作不仅将相分离与癌症研究联系在一起,而且合并后的斑点产生的不仅仅是它们各部分的总和,它们自我组装成一种以前未知的细胞器(本质上是细胞的一个器官)。

发现新的细胞器是革命性的,Kang说。他将其比作在太阳系内发现一颗新行星。“有些细胞器我们已经知道了100年甚至更长时间,然后突然之间,我们发现了一个新的!”

这将改变人们对细胞是什么和做什么的一些基本看法,2017年博士毕业生、目前在康实验室做博士后的马克·埃斯波西托(Mark Esposito)说,他是这篇新论文的第一作者。他说:“每个人在学校里都学到‘线粒体是细胞的动力源’,以及其他一些关于细胞器的知识,但现在,我们对细胞内部的经典定义,以及细胞如何组织和控制自身行为的定义,正在开始发生变化。”“我们的研究标志着在这方面迈出了非常具体的一步。”

这项工作源于普林斯顿大学三位教授实验室的研究人员之间的合作:Kang;Ileana Cristea,分子生物学教授和活体组织质谱学的主要专家;爱博网投领导者Cliff Brangwynne, 1992年化学和生物工程教授,普林斯顿生物工程计划主任,他是生物过程中相分离研究的先驱。

“Ileana是一名生物化学家,Cliff是一名生物物理学家和工程师,而我是一名癌症生物学家——一名细胞生物学家,”Kang说。“普林斯顿是人们联系和合作的好地方。我们的校园很小。所有的科学系都紧挨着。伊莱安娜的实验室和我的实验室在刘易斯·托马斯的同一层楼!这些非常密切的关系,在非常不同的研究领域,使我们能够从许多不同的角度引入技术,并允许突破,以了解癌症的代谢机制-它的进展,转移和免疫反应-并提出新的方法来针对它。”

最新的突破,以尚未命名的细胞器为特色,增加了对Wnt信号通路作用的新认识,该系统的发现使普林斯顿大学分子生物学教授、刘易斯-西格勒综合基因组学研究所教授埃里克·维斯乔斯获得了1995年诺贝尔奖。爱博网投领导者从微小的无脊椎昆虫到人类,Wnt通路对无数生物的胚胎发育至关重要。维肖斯发现,癌症可以利用这一途径,从本质上破坏了它的生长能力,因为胚胎必须以最快的速度生长肿瘤。

随后的研究表明,Wnt信号通路在健康的骨骼生长和癌症转移到骨骼中发挥多种作用。当Kang和他的同事们发现这种新的细胞器时,他们正在研究Wnt、一种被称为TGF-b的信号分子和一种相对未知的被称为DACT1的基因之间复杂的相互作用。

埃斯波西托说,可以把这看作是暴风雨来临前的恐慌性购物。事实证明,在暴风雪来临之前购买面包和牛奶,或者在大流行即将来临时囤积洗手液和卫生纸,不仅仅是人类的特征。它们也发生在细胞水平上。

它是这样工作的:恐慌的购物者是DACT1,暴风雪(或大流行)是TGF-ß。面包和洗手液是酪蛋白激酶2 (CK2),在风暴的存在下,DACT1尽可能多地抓住它们,新发现的细胞器将它们隔离开来。通过囤积CK2,购物者阻止了其他人制作三明治和洗手,即阻止了Wnt通路的健康运行。

通过一系列详细而复杂的实验,研究人员拼凑出了一个故事:骨肿瘤最初诱导Wnt信号,并通过骨传播(扩散)。然后,骨骼中丰富的TGF-b激发恐慌性购物,抑制Wnt信号。然后肿瘤刺激破骨细胞的生长,从而清除旧的骨组织。(健康的骨骼通过两部分的过程不断得到补充:破骨细胞清除一层骨骼,然后成骨细胞用新材料重建骨骼。)这进一步增加了TGF-b浓度,促使更多的DACT1囤积和随后的Wnt抑制,这已被证明是进一步转移的重要因素。

通过发现DACT1和这种细胞器的作用,Kang和他的团队发现了癌症药物的新可能靶点。“例如,如果我们有办法破坏DACT1复合体,也许肿瘤会扩散,但它永远不会‘长大’成为危及生命的转移瘤。这就是希望,”康说。

Kang和Esposito最近共同创立了KayoThera,以他们在Kang实验室的合作为基础,致力于为晚期或转移性癌症患者开发药物。康教授说:“马克正在进行的这种基础研究不仅展示了突破性的科学发现,还可以带来医学上的突破。”

研究人员发现,DACT1还发挥着许多其他作用,他们的团队才刚刚开始探索这些作用。与Cristea团队的质谱合作揭示了神秘细胞器中超过600种不同的蛋白质。质谱法使科学家能够找出显微镜载玻片上几乎任何物质的确切成分。

埃斯波西托说:“这是一个比仅仅控制Wnt和TGF-b更动态的信号传导节点。”“这只是生物学新领域的冰山一角。”爱博网投领导者

相分离和癌症研究之间的桥梁仍处于起步阶段,但它已经显示出巨大的潜力,该论文的合著者布兰温说。

他说:“生物分子凝聚物在癌症中的作用——无论是它的起源,还是它通过转移的传播——仍然知之甚少。”“这项研究为癌症信号通路和凝聚生物物理学的相互作用提供了新的见解,它将开辟新的治疗途径。”

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故事来源:

材料所提供的普林斯顿大学。利兹·富勒-赖特(Liz Fuller-Wright)原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Mark Esposito,曹方,Katelyn C. Cook, Nana Park,魏勇,Chiara Spadazzi, Dan Bracha, Ramesh T. Gunaratna, Gary Laevsky, Christina J. DeCoste, Hannah Slabodkin, Clifford P. Brangwynne, Ileana M. Cristea, Yibin Kang。TGF-β诱导的DACT1生物分子凝聚物抑制Wnt信号,促进骨转移自然细胞生物学爱博网投领导者, 2021;DOI:10.1038 / s41556 - 021 - 00641 - w

引用此页

普林斯顿大学。“参与癌症转移的新细胞器:癌症研究人员发现液-液相分离与癌症病理之间的联系。”《科学日报》。科学日报,2021年3月9日。< www.koonmotors.com/releases/2021/03/210309153843.htm >。
普林斯顿大学。(2021年3月9日).参与癌症转移的新细胞器:癌症研究人员发现液-液相分离与癌症病理之间的联系。《科学日报》。2023年6月18日检索自www.koonmotors.com/releases/2021/03/210309153843.htm
普林斯顿大学。“参与癌症转移的新细胞器:癌症研究人员发现液-液相分离与癌症病理之间的联系。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2021/03/210309153843.htm(2023年6月18日访问)。

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