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撰文：庫(kù)珀 長(zhǎng)期以來(lái)，許多科學(xué)家認(rèn)為細(xì)胞衰老對(duì)抑制潛在癌細(xì)胞增殖具有重要作用，但目前也有研究認(rèn)為，除了抑制腫瘤發(fā)生，細(xì)胞衰老也可能會(huì)促進(jìn)腫瘤的演進(jìn)，細(xì)胞衰老其實(shí)發(fā)揮了雙刃劍作用。 因此，深入了解衰老與腫瘤的關(guān)系，利用細(xì)胞衰老機(jī)制對(duì)腫瘤的抑制作用，可為腫瘤的治療提供新途徑。 9 月 17 日，在一篇發(fā)表在《分子細(xì)胞》（Molecular Cell）期刊上的論文中，蒙特利爾大學(xué)和麥吉爾大學(xué)的研究人員證明一種叫做 HTC（氫化物轉(zhuǎn)移復(fù)合物）的酶復(fù)合物可以抑制細(xì)胞衰老，這項(xiàng)研究或?yàn)榘┌Y新療法開辟一條新道路。  圖｜HTC 的作用機(jī)制（來(lái)源：Molecular Cell）衰老細(xì)胞線粒體功能障礙的起源尚不清楚。在癌基因誘導(dǎo)的衰老（OIS）過(guò)程中，一些蛋白質(zhì)的降解影響細(xì)胞增殖所需的各種過(guò)程。其中一種蛋白質(zhì)是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子 3（STAT3），它調(diào)節(jié)細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄以及線粒體中的電子傳遞和氧化磷酸化。 STAT3 的線粒體功能是致癌 RAS 蛋白進(jìn)行細(xì)胞轉(zhuǎn)化所必需的。造血干細(xì)胞中 STAT3 的缺失導(dǎo)致線粒體功能障礙、ROS 的過(guò)度產(chǎn)生和血細(xì)胞的早衰。這些研究表明，STAT3 的線粒體功能可能是防止衰老所必需的。
p53 和 RB 抑制一種酶復(fù)合物，該酶復(fù)合物催化代謝循環(huán)，將氫化物陰離子從 NADH 轉(zhuǎn)移到 NADP+，從而再生 NAD+ 并供應(yīng) NADPH，經(jīng)分析，這種氫化物轉(zhuǎn)移復(fù)合物（HTC）由蘋果酸酶1（ME1）、蘋果酸脫氫酶1（MDH1）和丙酮酸羧化酶（PC）組成，可在體外與純蛋白質(zhì)組裝。 引人注目的是，即使在缺乏 p53 的情況下，抑制 HTC 也會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞衰老，揭示了靶向這種新的代謝物的治療潛力。 研究人員還發(fā)現(xiàn)，p53-RB 抑癌基因控制著 NAD+ 再生代謝周期。STAT3 的缺失導(dǎo)致 p53 和 RB 腫瘤抑制通路的激活，這兩種通路都是衰老的介質(zhì)。p53 或 p21 的失活阻止了 STAT3 缺失引起的生長(zhǎng)停滯和衰老，有趣的是，p53 失活也恢復(fù)了 STAT3 缺失細(xì)胞的 NAD+/NADH 比率?？偟膩?lái)說(shuō)，結(jié)果表明 STAT3 缺失細(xì)胞中的 p53 或 p21/RB 途徑失活增加了 NAD+/NADH 比率，以維持繞過(guò)衰老的細(xì)胞的氧化代謝。  圖｜催化氫化物轉(zhuǎn)移反應(yīng)的酶的共定位和相互作用（來(lái)源：Molecular Cell）研究數(shù)據(jù)顯示，HTC 酶導(dǎo)致 STAT3 缺失細(xì)胞的代謝重編程，以恢復(fù) NAD+ 水平并增加 NADPH，這與抑制衰老表型平行。此外，HTC 過(guò)度表達(dá)細(xì)胞中的丙酮酸優(yōu)先通過(guò) PC 轉(zhuǎn)化為 OAA，隨后通過(guò) MDH1 補(bǔ)充 TCA 循環(huán)（三羧酸循環(huán)，是需氧生物體內(nèi)普遍存在的代謝途徑）和 NAD+ 再生?？傊@些結(jié)果表明 HTC 過(guò)度表達(dá)細(xì)胞的代謝程序與在 p53 失能細(xì)胞中觀察到的代謝程序相當(dāng)，HTC 酶在催化 NAD+ 再生和 NADPH 生成的復(fù)合物中起重要作用，以減少氧化應(yīng)激和繞過(guò)衰老。  圖｜抑制 HTC 會(huì)引發(fā)衰老（來(lái)源：Molecular Cell）各項(xiàng)研究數(shù)據(jù)表明，HTC 通過(guò)繞過(guò)或促進(jìn)逃避細(xì)胞衰老而在腫瘤形成中發(fā)揮作用。HTC 酶的表達(dá)足以使原代小鼠成纖維細(xì)胞與致癌 RAS 協(xié)同轉(zhuǎn)化，因此在功能上相當(dāng)于 p53 的缺失，由于 HTC 酶被 p53 抑制，研究進(jìn)一步證明，控制代謝是 p53 的主要腫瘤抑制功能。 HTC 提供兩種轉(zhuǎn)化功能：依賴 NAD+ 再生的永生化和依賴 NADPH 生成的抗氧化活性。這些功能對(duì)于缺氧條件下的細(xì)胞存活或在乳酸中生長(zhǎng)的不能利用 LDH（乳酸脫氫酶）反應(yīng)再生 NAD+ 的細(xì)胞也很重要。HTC 酶在包括小鱗狀肺癌和前列腺癌在內(nèi)的幾種癌癥中的表達(dá)呈正相關(guān)，因此，靶向 HTC 可用于開發(fā)新型的抗癌治療方案。  研究人員提供的證據(jù)表明 PC、MDH1 和 ME1 是 HTC 復(fù)合物的核心，但卻無(wú)法估計(jì)它們的精確化學(xué)計(jì)量比。重要的是，至少有一些 HTC 包含在大于 1 MDa 的復(fù)合物中，這表明可能還存在其他成分。 雖然回答上述問(wèn)題需要進(jìn)一步探究，但現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)豐富了腫瘤細(xì)胞劫持特定代謝途徑的概念，這些代謝途徑支持增殖和合成代謝反應(yīng)，同時(shí)保護(hù)氧化應(yīng)激。相關(guān)研究工作的下一步將是生成酶復(fù)合物的詳細(xì)高分辨率結(jié)構(gòu)，以便設(shè)計(jì)能夠調(diào)節(jié)其功能的藥物。 參考資料： https://www./news-releases/928285 http://www./html/2018/5/20170450.htm 點(diǎn)這里關(guān)注我??記得標(biāo)星~ 相關(guān)熱門視頻 |
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