細胞內(nèi)的新能源
我們所有的細胞都需要在線粒體中產(chǎn)生的小分子ATP來覆蓋細胞代謝,動力學(xué)和生長所需的能量。在較低程度上,特別是在癌細胞中,ATP也可以在葡萄糖降解過程中獲得的能量中在細胞質(zhì)中產(chǎn)生。這些ATP來源足以滿足正常條件下細胞的能量需求。然而,為了應(yīng)對誘導(dǎo)外部信號或廣泛的DNA損傷,細胞需要對其基因表達模式進行全局重編程,這一過程需要對染色質(zhì)進行大量重塑以獲得DNA中編碼的調(diào)控信息。
細胞核中的DNA以防止獲取遺傳信息的形式包裝到染色質(zhì)中。全局重編程基因表達以應(yīng)對壓力情況和高水平的DNA損傷需要放松DNA與染色質(zhì)蛋白的相互作用。染色質(zhì)蛋白的修飾消耗大量能量。為了滿足這些特殊需求,細胞需要額外的能量,因此,激活新的途徑以獲得更多的ATP。
在6月3日發(fā)表于“ 科學(xué)”雜志的一篇論文中,基因組監(jiān)管中心(CRG)的研究人員由高級組長Miguel Beato與龐培法布拉大學(xué),巴塞羅那生物醫(yī)學(xué)研究所和大學(xué)Rovira i Virgili合作領(lǐng)導(dǎo)。西班牙塔拉戈納首次描述了一種在細胞核內(nèi)產(chǎn)生能量的新途徑,用于重塑染色質(zhì)和重編程基因表達。他們還確定了在該過程的每個步驟中涉及的酶的功能以及它們?nèi)绾雾憫?yīng)應(yīng)激信號而被激活。他們的結(jié)果將有助于理解染色質(zhì)重塑的機制,它與DNA損傷的關(guān)系,以及與癌癥的關(guān)系。
“特殊情況需要采取特殊措施。當(dāng)細胞需要應(yīng)對基因表達的全局重編程時,它們需要在細胞核中獲得大量能量。在這些情況下,細胞阻斷其線粒體和細胞質(zhì)ATP產(chǎn)生,將重點放在主要任務(wù)上。核心,“CRG的組長和本文的首席研究員Miguel Beato說。研究人員發(fā)現(xiàn),聚ADP-核糖(PAR)是染色質(zhì)去壓縮和DNA損傷修復(fù)的主要參與者之一,是核ATP合成的基石。核酶NUDIX5使用其ADP-核糖的構(gòu)建塊來產(chǎn)生ATP。阻斷NUDIX5活性阻止了染色質(zhì)重塑,基因表達的重編程以及細胞對應(yīng)激或DNA損傷的適應(yīng)。
“我們的結(jié)果表明NUDIX5是染色質(zhì)重塑核ATP合成的關(guān)鍵參與者。由于NUDIX5在各種類型的癌癥中過度表達,這一基本發(fā)現(xiàn)可能有助于靶向癌癥治療.NUDIX5可能成為癌癥分層的生物標(biāo)志物和新的潛在靶點對于未來的癌癥治療,“該論文的第一作者和CRG博士后研究員Roni Wright總結(jié)道。
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