科學家發現導致癌症轉移的新細胞機制

弗吉尼亞理工大學研究所的科學家們為理解細胞在發育、傷口癒合和癌症擴散過程中如何改變彼此間的交流增加了一個新的維度。

我們對單個細胞如何從現有的遺傳指令中動態調節蛋白質的合成有了新的認識。

當組織生長或癒合時，上皮細胞的外層呈現出細胞遷移的特徵，通過改變它們的大小和行為，並充當其他類型細胞，而且多是對修復有用的多效間充質細胞。這一過程被稱為上皮間質過渡，即EMT。

「問題是，EMT也在各種疾病過程中被激活，比如纖維化和癌症轉移，」史密斯說。幸運的是，這些細胞很容易被操縱。我們開發了一種強大的新工具來研究這一過程，幫助我們找到癌症轉移的心臟。我們可以觀察到癌細胞會改變它們之間的交流方式，從而變得更具侵入性，分離，並分散到全身。

研究人員還將利用他們的技術，更好地了解細胞對損傷和疾病的反應，如心臟病。

Smyth通常研究心肌細胞之間的通訊，研究重點是一種叫做connexin 43蛋白質的作用。連接蛋白在身體的每一個組織中都能找到。當6個connexin 43蛋白聚集在一起時，它們形成一個通道，叫做縫隙連接，通過這些通道，細胞相互交流。

從歷史上看，人們認為細胞內的連接蛋白越多，細胞間的縫隙連接就越多，從而豐富細胞的交流。

和所有的蛋白質一樣，Connexin 43是由RNA編碼的信息合成的，它已經讀出了DNA密碼。RNA也可以編碼小片段或connexins 20k的片段，以確保縫隙連接的形成。

「人們認為RNA的數量與connexin蛋白的數量有關，但我們現在知道它比這要複雜得多，」Smyth說。「翻譯的蛋白質合成點受到細胞的嚴格控制，它是動態的，隨著發展和疾病的變化而變化。」

在本研究中，Smyth發現在EMT中RNA和connexin的蛋白合成增加，但是細胞表面的縫隙連接數量沒有如預期的那樣增加。

為了了解原因，Smyth與VTCRI的研究助理教授Lamouille合作。Lamouille也是弗吉尼亞理工大學科學學院生物科學研究助理教授，他研究的重點是了解控制癌症細胞間相互作用的機制，以及對細胞間通訊的解除控制如何通過EMT導致癌症進展。

Lamouille說:「在這項研究中，我們發現在EMT中，允許細胞交流的縫隙連接結構的形成被中斷了，儘管connexin的數量很多。」

正常情況下，細胞使20k的connexin片段直接將全長的connexin 43傳遞到細胞表面，這一過程被改變，從而損害了縫隙連接的形成。

Smyth和Lamouille假設在蛋白質合成的內部翻譯過程中，connexin (20k)片段被抑制。

研究人員使用VTCRI的超分辨顯微鏡來檢測單個分子，並分析細胞內的連接蛋白。他們發現在細胞的高爾基體中，全長的connexins被逮捕，這是一種將蛋白質包裹在細胞表面的包裝植物。

為了抑制20K connexin片段的抑製表達，Smyth利用慢病毒載體使細胞的RNA產生20K connexin，從而挽救了全長connexin 43，形成縫隙連接，以及正常的細胞通訊。

Smyth現在將他在這項研究中所學到的信息應用到心血管疾病中，在那裡他看到了同樣的細胞通訊問題。（螺絲釘 208677）

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