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Science:致癌细胞生长开关

标签:细胞 开关 癌症
摘要 : 《Science》杂志上发表德克萨斯大学健康科学中心的一项新研究进展,研究揭示出了这些开关的一种新型电控机制。

 《Science》杂志上发表德克萨斯大学健康科学中心的一项新研究进展,研究揭示出了这些开关的一种电控机制。

在我们的一生中,一些调控人类细胞生长的分子开关承担着替换死亡细胞的重要工作。但当它们无法发挥功能时,可能会形成危及生命的癌症。 大多数致命的癌症均具有一个共同的特征:细胞信号级联反应故障导致了失控性细胞生长。研究人员认为这对于开发出针对其中一些癌症的新疗法具有至关重要的意义。

研究将焦点放在了一个叫做K-Ras的分子开关上。德克萨斯大学健康科学中心综合生物学和药理学系主任John Hancock博士说:“当K-Ras锁定在开启位置时,它会驱动细胞分裂,导致癌症产生。我们鉴别出了一个进一步提高K-Ras活性的全新分子机制。”

这项研究将焦点放在了所有细胞跨质膜携带的微小电荷上。Hancock说:“我们证实,细胞携带的电荷(电势)与K-Ras信号强度呈反比。”

借助于高倍电子显微镜,研究人员观察到在质膜中某些脂质分子响应电荷,转而放大了Ras信号环路的输出信号。就像是电子线路板中的晶体管一样。

Yong Zhou博士说:“我们研究结果或许最终可以解释一个长期存在但未被阐明的现象:许多的癌细胞在积极地设法减少它们的电荷。”

初期的研究工作是利用人类和动物细胞完成,随后在一个果蝇膜组织模型中进行了结果验证。

Hancock说:“这对于生物学具有巨大的意义。除了与癌症中的K-Ras直接相关,它是细胞利用电荷来控制许多信号通路的一种全新方式,有可能尤其与神经系统有关联。”

原文链接:

Membrane potential modulates plasma membrane phospholipid dynamics and K-Ras signaling

原文摘要:

Plasma membrane depolarization can trigger cell proliferation, but how membrane potential influences mitogenic signaling is uncertain. Here, we show that plasma membrane depolarization induces nanoscale reorganization of phosphatidylserine and phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate but not other anionicphospholipids. K-Ras, which is targeted to the plasma membrane by electrostatic interactions with phosphatidylserine, in turn undergoes enhanced nanoclustering. Depolarization-induced changes in phosphatidylserine and K-Ras plasma membrane organization occur in fibroblasts, excitable neuroblastoma cells, and Drosophila neurons in vivo and robustly amplify K-Ras–dependent mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling. Conversely, plasma membrane repolarization disrupts K-Ras nanoclustering and inhibits MAPK signaling. By responding to voltage-induced changes in phosphatidylserine spatiotemporal dynamics,K-Ras nanoclusters set up the plasma membrane as a biological field-effect transistor, allowing membranepotential to control the gain in mitogenic signaling circuits.

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