多年來,科學家們一直對漂浮在從細菌到哺乳動物,包括人類在內各種細胞中的一些遺傳物質短片段感到困惑。它們是細胞利用來生成蛋白質的一些遺傳指令的片段,但由于長度太短而無法實現它們通常的用途。在本周的《細胞》(Cell)雜志上,來自洛克菲勒大學的研究人員發現了有關這些片段在人體中所起作用的一個重大線索,有可能為對抗乳腺癌開辟全新的領域。
具體說來,系統癌癥生物學實驗室負責人及副教授Sohail Tavazoie和同事們發現,這些轉運RNA(transfer RNA, tRNA)的特殊遺傳片段似乎能夠抑制乳腺癌細胞的生長和傳播。Tavazoie說:“這是機體利用來控制癌癥生長的一個新的基本機制。我們打算進一步地探究它,希望它將為抑制癌癥開辟一些我們以往從未嘗試過的新的途經,并揭示出我們細胞內基因調控機制的一些新見解。”
科學家們發現在生命的各個層面都存在一些tRNA片段,當細胞暴露于低氧水平和其他形式的細胞壓力下時它們的數量會一致上升。但它們在機體中的用途卻一直保持著神秘的面紗。“我們對這些片段為什么會在那里以及它們的作用并不清楚,”Tavazoie說。
由博士后研究人員Hani Goodarzi領導的這項研究,發現當暴露于低氧水平時乳腺癌細胞會生成一些tRNA片段。而攜帶越多這樣特殊遺傳片段的癌細胞,則越是不太可能發生轉移。并且,將這些片段添加到細胞中可以抑制癌癥生長和進展;反過來,阻斷這些片段則可導致相反的效應。
通過更仔細地觀察,研究人員看到來自特異tRNAs(谷氨酸,天門冬氨酸、甘氨酸、酪氨酸)的一些片段結合了癌細胞生命周期中一個關鍵的作用因子。這一稱作為YBX1癌基因的關鍵作用因子,通常會結合其他的RNAs并提高它們的數量,導致制造出更多的癌基因來幫助癌細胞分裂與擴散。“這些tRNA片段結合YBX1癌基因,排擠了其他編碼癌基因的RNAs,降低了癌細胞的生長和轉移能力。因此,它們代表了細胞內一類新的抑癌因子,”Goodarzi說。
這些tRNA片段顯示了一種全新的基因表達調控方式。通過阻斷YBX1結合其他RNAs的能力,避免YBX1提高這些RNAs的表達,tRNA片段影響了機體如何表達基因。
Tavazoie說,因此在細胞應激期,例如當細胞暴露于低氧水平時這些tRNA片段的數量增加是有意義的。“細胞可以感知它們是否已沒有了充足的能量貨幣(低氧狀態時會發生這種情況),tRNA片段會幫助抑制細胞的生長速率,使得它們在能夠在解決應激之時保存能量和營養物質。”
當然,侵襲性乳腺癌細胞往往會找到一些方法來避開機體為控制它們而付諸的努力,包括與這些tRNA片段相關的一些機制。Tavazoie說:“我們對闡明侵襲性乳腺癌細胞阻止這些tRNA片段生成的機制非常感興趣。令人興奮地是,這些癌細胞揭示了作為控制癌癥生長的手段調控癌基因表達的一種全新的方式。”
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