癌癥和果蠅的長(zhǎng)腿有什么共同之處?它們都可以受到單個(gè)分子的影響，這是一種蛋白質(zhì)，當(dāng)它們發(fā)育成活的，呼吸的動(dòng)物時(shí)，這種蛋白質(zhì)往往會(huì)在胚胎內(nèi)部發(fā)出攻擊。這種蛋白質(zhì)幾乎存在于地球上的每一種生物中，其名稱為表皮生長(zhǎng)因子受體蛋白或EGFR。

現(xiàn)在，哥倫比亞大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了如何梳理EGFR在身體挑戰(zhàn)傳統(tǒng)智慧中扮演的眾多角色。他們?cè)赑LOS Genetics中報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。

“我們研究的結(jié)果首先解決了一個(gè)關(guān)于EGFR信號(hào)傳導(dǎo)性質(zhì)及其如何推動(dòng)發(fā)育的長(zhǎng)期問(wèn)題，”哥倫比亞大學(xué)Mortimer B. Zuckerman思維腦行為研究所首席研究員Richard Mann博士說(shuō)。和論文的資深作者。“但更重要的是，研究人員現(xiàn)在可以利用從我們的工作中收集到的知識(shí)來(lái)闡明EGFR與疾病之間的聯(lián)系，其細(xì)節(jié)水平到目前為止是不可能實(shí)現(xiàn)的。”

EGFR信號(hào)傳導(dǎo)被編織到發(fā)育的結(jié)構(gòu)中。它指導(dǎo)了許多身體部位的形成，并且?guī)资陙?lái)一直是研究重點(diǎn)的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。事實(shí)上，EGFR對(duì)于發(fā)育至關(guān)重要，其正?；顒?dòng)的破壞可能在從發(fā)育障礙到阿爾茨海默病到癌癥的各個(gè)方面發(fā)揮作用。

科學(xué)家們一直認(rèn)為，與EGFR結(jié)合并激活它的分子(稱為EGFR配體)可以作為形態(tài)發(fā)生素。形態(tài)發(fā)生蛋白是一種信號(hào)蛋白，其在發(fā)育中的組織中擴(kuò)散并引發(fā)不同的反應(yīng)，這取決于它們的濃度 - 高水平導(dǎo)致一種結(jié)果，而低形態(tài)發(fā)生素水平導(dǎo)致潛在細(xì)胞中的另一種反應(yīng)。

“Morphogens協(xié)調(diào)整個(gè)組織從單點(diǎn)來(lái)源的發(fā)展，”曼恩博士說(shuō)，他也是哥倫比亞大學(xué)歐文醫(yī)學(xué)中心希金斯生物化學(xué)和分子生物物理學(xué)教授。“最接近形態(tài)發(fā)生源的細(xì)胞獲得最大，最強(qiáng)烈的信號(hào)濃度，而更遠(yuǎn)的細(xì)胞將逐漸減少，就像池中的漣漪一樣。”

但一些科學(xué)家認(rèn)為EGFR信號(hào)的作用不同。他們說(shuō)，不是從特定位置發(fā)出單一信號(hào)爆炸，而是在不同位置的多個(gè)EGFR配體源可能在不同的時(shí)間點(diǎn)發(fā)送它們自己的信號(hào) - 這種信號(hào)組合在一起可以指導(dǎo)發(fā)展。

研究人員指出，區(qū)分這些相互競(jìng)爭(zhēng)的假設(shè)是至關(guān)重要的。在不知道EGFR激活如何指導(dǎo)發(fā)展的情況下，很難解讀正常發(fā)育過(guò)程中斷時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

此外，實(shí)際上找到一種方法來(lái)測(cè)試這兩個(gè)假設(shè)已經(jīng)證明是困難的?？茖W(xué)家們不能簡(jiǎn)單地完全關(guān)閉EGFR信號(hào)，看看會(huì)發(fā)生什么，因?yàn)樗麄兘?jīng)常會(huì)弄清楚蛋白質(zhì)如何影響發(fā)育。由于EGFR信號(hào)傳播無(wú)處不在，因此會(huì)有太多其他系統(tǒng)受到影響，以準(zhǔn)確確定其工作原理。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，哥倫比亞團(tuán)隊(duì)嘗試了一種新的方法。他們專注于EGFR配體的許多增強(qiáng)子：控制配體活性的小片段DNA，以精確的方式在身體的不同部位觸發(fā)EGFR活性。

“如果你認(rèn)為EGFR信號(hào)是一個(gè)音板，就像你在錄音室里發(fā)現(xiàn)的那樣，增強(qiáng)器類似于音板的旋鈕和表盤，”Mann博士說(shuō)。“就像向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)這些撥盤改變音板的輸出一樣，單個(gè)增強(qiáng)器向上或向下翻轉(zhuǎn)會(huì)改變配體表達(dá)，從而改變信號(hào)的活動(dòng)。”

在本文中，研究人員首先找到了指導(dǎo)蒼蠅腿部發(fā)育的EGFR配體的特異性增強(qiáng)劑。然后他們只關(guān)閉了那些增強(qiáng)劑。

“通過(guò)這種方式，我們已經(jīng)設(shè)法消除了EGFR活性的一個(gè)小方面，其余的信號(hào)基本保持完整，”Mann博士說(shuō)。

當(dāng)這樣做時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)飛腿的生長(zhǎng)不是由單一來(lái)源引導(dǎo)的，即形態(tài)發(fā)生素的作用方式。相反，研究人員發(fā)現(xiàn)，EGFR從多個(gè)不同的來(lái)源發(fā)出信號(hào)，這些來(lái)源位于發(fā)展中腿部的不同部分 - 科學(xué)家們對(duì)增強(qiáng)劑的關(guān)注使這些知識(shí)成為可能。

由于EGFR存在于整個(gè)動(dòng)物界，因此這些研究結(jié)果可用于研究與疾病相關(guān)的EGFR中斷，如發(fā)育障礙和癌癥。

“EGFR的過(guò)度活化與許多不同類型的癌癥有關(guān)，從小細(xì)胞癌到某些類型的乳腺癌和腦癌，”Mann博士說(shuō)。“如果我們可以使用我們的增強(qiáng)子方法系統(tǒng)地解碼EGFR激活的調(diào)節(jié)，癌癥研究人員就可以利用這些知識(shí)來(lái)確定進(jìn)一步開(kāi)發(fā)預(yù)后測(cè)試和治療的潛在目標(biāo)。”