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研究显示细胞在压力下的存活机制

新的研究揭示了癌细胞如何承受压力并生存。一个国际研究小组在《分子细胞》上发表了文章,确定了人类和小鼠细胞在热休克中存活并恢复其原始功能的机制,甚至将对压力的记忆传递给了子细胞。

KTH皇家理工学院基因技术助理教授主要作者Anniina Vihervaara说,研究结果提供了对协调细胞转录机制的深刻见解,这可能对疾病研究做出重要贡献。

研究人员研究了胚胎成纤维细胞和癌细胞在42°C的温度下受到热激时如何反应,并使用先进的技术来监测基因及其调控区域的转录过程。热激由于蛋白质的错误折叠和聚集而引起急性蛋白毒性应激。为了调节和维持稳定性,应激细胞会减少蛋白质的合成并增加伴侣蛋白的表达,从而帮助其他蛋白质维持其正确的构型。热休克反应和蛋白质错误折叠涉及许多疾病,包括癌症,亨廷顿氏病和阿尔茨海默氏病。

该研究中使用的小鼠胚胎细胞对压力敏感,无法长期或反复热休克生存,但是癌细胞模型表现得更好,它们可以承受多种压力并保持其增殖速率。

Vihervaara说:“癌细胞是专业的幸存者,这就是我们在这项研究中看到的。”

她说,他们的做法如此出色。热激完全改变了细胞的转录程序。她说,在几分钟之内,细胞就会切换到生存模式,诱导数百个基因,同时抑制数千个基因。

通过在基因的早期部分暂停转录机制,细胞可以将被抑制的基因保持在快速激活状态。缓解压力后,细胞将通过继续转录而在数小时内恢复,然后细胞恢复执行其特定于细胞类型的转录程序。

研究人员还观察了细胞如何将其反应的转录记忆传递给子细胞,即那些从细胞分裂中萌芽的细胞。她说:“如果亲代细胞受到压力,细胞中与自噬作用相关的基因将被更快地激活。这些基因可以帮助细胞摆脱错误折叠的蛋白质。” “癌细胞还减慢了基因末端的RNA加工,以减轻蛋白质生产的负担。”

Vihervaara位于KTH联合研究中心生命科学实验室(SciLifeLab)的小组使用一种技术(精确运行测序)来监控基因和转录子在整个基因组中的核苷酸分辨率下的转录进程,随后再提供先进的数据分析。

她说:“我们的目标是将这些技术知识带入生理环境,从而为医学研究做出贡献。” “但是首先我们需要了解模型细胞系中转录重编程的机制,然后才能在生理环境中理解它们。”

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