有效治疗癌症的关键是找到非癌症细胞中没有的癌细胞的弱点。东京大都会医学研究所的研究人员发现,当dna复制受阻时,致癌细胞和非致癌细胞的生存取决于不同的因素。抑制癌细胞所需生存因子的药物会选择性地使癌细胞更容易受到复制抑制。
复制人类基因组的30亿个碱基对(dna复制)需要6-8个小时。在此期间,电池可能会遇到许多干扰复制过程的问题。的是长链dna碱基对nucleotide复合和障碍,如dna的相互作用,dna受损,背有关的基础,减少强制nucleotide,封锁的前体蛋白质的dna, dna,和模具的不同寻常的二级结构碰撞和转录,都可以阻碍的复制品。对于不断增长的细胞群来说,克服这些问题以确保整个基因组被准确复制是至关重要的。如果细胞不能处理这些危机,基因组很可能会受到可能导致癌细胞生长的变化的影响。
这些细胞进化出了一种机制,可以防止有缺陷的dna复制损伤。当dna复制机制遇到阻止复制的障碍时,它会触发一种被称为复制检查点的安全机制。dna复制的复制检查点并激活修复路径。在这个过程中,一种关键的蛋白质叫做Claspin。当复制物被阻断时,磷酸盐与克拉平共价结合,这一过程被称为磷酸化。克拉平磷酸化是激活复制检查点的关键第一步。
最近,杨奎春和他在东京城市医学研究所的同事们确定了克拉平是如何磷酸化的。他们的研究结果在2019年12月推出的电子生活中得到了报道。通过对动物和细胞进行基因改造,以及对精制蛋白进行生化分析,他们发现,当dna复制在癌细胞中受阻时,一种名为Cdc7的蛋白质,主要是Claspin磷酸化物质,会激活复制的检查点。相比之下,在非癌症细胞中,一种不同的蛋白质CK1γ1在dna复制受阻时磷酸化。造成这种差异的原因是癌细胞含有大量的Cdc7,而非致癌细胞含有少量的Cdc7和相对较多的CK1γ1。结果显示了一个细胞分化策略的例子来处理癌症和非癌症细胞之间的危机。
与非癌症细胞相比,癌细胞通常对复制块更敏感,因为细胞保护机制在癌症中经常受到损害。了解细胞如何应对细胞危机,如dna复制块,对于制定癌症治疗的新策略至关重要。《电子生活》文章的高级作者Hisao Masai博士说:
我们可以利用癌症和非癌症细胞使用的不同机制,专门设计一种靶向癌细胞的方法。我们的结果表明,这种Cdc7抑制有效地中和了癌细胞选择性复制阻滞的保护系统,导致癌细胞死亡。当然,我们和其他人已经开发出了低分子重量化合物,专门抑制Cdc7作为候选抗癌药物。
东京都医学科学研究所
Yang, C., et al. (2019) Cdc7通过磷酸化Claspin在人类细胞中的chk1结合域来激活复制检查点。eLife。doi.org/10.7554/eLife.50796。