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Cell:细菌有助发现人体中的致癌蛋白

人细胞会产生蛋白致癌物。癌症是一种突变疾病。在特定基因中积累了多种突变的正常细胞很可能变成癌细胞。导致癌症的突变是DNA损伤的结果。香烟烟雾和阳光等外部因素能够破坏DNA,但大多数DNA损伤似乎是由细胞内发生的事件引起的,并且是由细胞组分(包括蛋白)介导的。尽管这些事件很重要,但是它们并未得到广泛研究。

蛋白能够导致DNA损伤的一种方法是过量表达,这是一种相对频繁发生的细胞事件。在一项新的研究中,来自美国贝勒医学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员着手发现当在细胞中过量表达时就能够触发与癌症相关的DNA损伤的蛋白。相关研究结果发表在2019年1月10日的Cell期刊上,论文标题为“Bacteria-to-Human Protein Networks Reveal Origins of Endogenous DNA Damage”。

图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.12.008。


为了发现这些导致DNA损伤的蛋白,这些研究人员通过研究在大肠杆菌中过量表达时会导致DNA损伤的蛋白来寻找促进人细胞中发生DNA损伤的蛋白。这是因为尽管细菌和人类差别非常大,但是它们的基础生物学机制是相类似的,因此,通过这种方法,他们有可能发现相同的与癌症相关的DNA损伤机制。

这些研究人员对大肠杆菌进行基因改造,这样当DNA遭受损伤时,它们会发出红色荧光。随后,在大肠杆菌中存在的4000个基因中,他们让其中的每个基因过量表达,并确定哪些基因让这些细菌发出红色荧光。他们发现了一个广泛而多样的蛋白网络,当过量表达时,这些蛋白会以导致DNA损伤的方式改变细胞。正如预期的那样,这些蛋白中的一些成员参与DNA加工或修复,但是令人吃惊的是,它们中的大多数并不与DNA直接关联。比如,一些导致DNA损伤的蛋白参与分子在细胞膜上的转运。

当这些研究人员寻找了他们在大肠杆菌中发现的这些导致DNA损伤的蛋白的人类蛋白同源物时,他们发现了284个人类蛋白同源物。有趣的是,他们确定这些人类蛋白与癌症的关联性要比随机选择的一组蛋白更为频繁。此外,表达这些蛋白的RNA(作为蛋白表达的指标)可用来预测肿瘤中发生的突变和患者预后不佳。当他们在实验室中让人细胞过量表达这些蛋白时,其中的一半蛋白会触发DNA损伤和突变。

这项研究在基础生物学领域和临床研究中都有重要意义。这有助深入理解导致癌症相关的DNA损伤的多种机制。在未来,这些发现可能导致科学家们开发出识别可能患上癌症的人的新方法,这样就可制定出新的策略来阻止、延缓或较早地捕捉它。(生物谷 )

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