細(xì)胞通過(guò)復(fù)制自身繁殖：它們生長(zhǎng)，復(fù)制它們的組分，最后分成兩部分。許多疾病與細(xì)胞分裂缺陷有關(guān);癌癥就是其中之一。因此，理解進(jìn)行這種分裂的機(jī)制對(duì)于尋找癌癥治療至關(guān)重要。瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)(UNIGE)的研究人員與維也納生物中心(VBC)的IMBA-分子生物技術(shù)研究所和紐約的威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院合作，特別關(guān)注ESCRT的作用。蛋白質(zhì)，負(fù)責(zé)切斷細(xì)胞膜。這些蛋白質(zhì)以螺旋狀聚集，逐漸導(dǎo)致膜的裂解，螺旋在Vps4分子的幫助下不斷自我更新。如果沒(méi)有這種分子，更新就會(huì)停止，最終防止膜被切斷。這項(xiàng)研究在期刊上有報(bào)道自然細(xì)胞生物學(xué)，揭示了抗擊癌癥和艾滋病毒的新亮點(diǎn)，這兩者都依賴于細(xì)胞分裂。

在之前的研究中，由UNIGE科學(xué)系生物化學(xué)系的AurélienRoux教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，ESCRT蛋白以螺旋形式組裝，這種結(jié)構(gòu)在生物體產(chǎn)生的多種形式中是獨(dú)特的。絲狀蛋白質(zhì)。為何這種獨(dú)特的形式?細(xì)胞分裂期間，細(xì)胞在其中心收縮以分離兩個(gè)子細(xì)胞。在這個(gè)階段結(jié)束時(shí)，稱為胞質(zhì)分裂，細(xì)胞之間仍然存在一個(gè)非常薄的環(huán)節(jié)，一層質(zhì)膜 - 細(xì)胞的皮膚 - 被稱為“細(xì)胞質(zhì)橋”。由ESCRT蛋白質(zhì)形成的螺旋纏繞在該管的內(nèi)表面上并收縮它以便切斷它，這稱為脫落階段。Roux教授的團(tuán)隊(duì)表明，這些螺旋表現(xiàn)得像手表的彈簧，這表明ESCRT蛋白質(zhì)組裝得越多，壓縮得越緊密。

在體外和體內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的研究

在發(fā)現(xiàn)為什么這些分子以螺旋形組裝后，UNIGE研究人員檢查了裝配的動(dòng)力學(xué)。到目前為止，科學(xué)家們認(rèn)為它們像樂(lè)高積木一樣聚集，蛋白質(zhì)逐漸添加到結(jié)構(gòu)中，而不會(huì)離開(kāi)它。在這項(xiàng)新研究中，生物化學(xué)家能夠使這一假設(shè)無(wú)效。為此，他們與維也納生物中心IMBA的Gerlich小組聯(lián)手，在體內(nèi)(維也納科學(xué)家的部分)和體外(日內(nèi)瓦科學(xué)家的部分)同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

“在我們這邊，我們通過(guò)在我們用脂質(zhì)產(chǎn)生的扁平人工膜上分離它們來(lái)觀察ESCRT蛋白的動(dòng)態(tài)，我們?cè)谄渖戏胖昧薊SCRT蛋白復(fù)合物，”UNIGE研究科學(xué)家Nicolas Chiaruttini解釋道。“與我們的想法相反，蛋白質(zhì)不會(huì)形成剛性固定的螺旋那是壓縮的;相反，蛋白質(zhì)不斷更新，以恒定運(yùn)動(dòng)形成柔軟，可移動(dòng)的螺旋。“使用新的成像技術(shù)，由紐約的Simon Scheuring領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)與UNIGE團(tuán)隊(duì)合作，能夠直接觀察動(dòng)力學(xué)生物化學(xué)家指出，如果沒(méi)有Vps4分子，這是ESCRT蛋白復(fù)合物不可或缺的一部分，那么這種更新就不會(huì)發(fā)生。“Vps4以聚合物結(jié)構(gòu)中的分子分解著稱，”AurélienRoux說(shuō)。“因此，它是切斷膜的必不可少的成分，因?yàn)樗軌虼龠M(jìn)螺旋的更新。“

值得注意的是，維也納的研究人員得出了完全相同的結(jié)論。“在我們對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)胞的觀察中，Vps4被發(fā)現(xiàn)是螺旋體更新的必要條件，”IMBA-VBC研究員Beata Mierzwa解釋道。更重要的是，該團(tuán)隊(duì)觀察到Vps4的缺失或失活在50%的病例中抑制了細(xì)胞分裂，并且在其他50%中顯著延遲了。因此，Vps4和ESCRT的不斷更新似乎對(duì)于脫落至關(guān)重要。“很少能夠同時(shí)在體內(nèi)和體外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且結(jié)果重合的事實(shí)牢固地確立了我們的研究。”

另一種治療癌癥和艾滋病毒的方法

癌癥的特征在于患病細(xì)胞的過(guò)度增殖。通過(guò)闡明Vps4分子在細(xì)胞分裂中的作用，研究人員已經(jīng)找到了解密機(jī)制，可以作為新的治療方法，例如，可以直接阻斷ESCRT蛋白更新，從而預(yù)防疾病的增殖。類似地，當(dāng)細(xì)胞被人類免疫缺陷病毒感染時(shí)，病毒顆粒從膜上發(fā)芽，然后最終從膜上脫落以感染其他細(xì)胞。病毒還必須切斷細(xì)胞膜以釋放并傳播疾病 - 這一階段也是由ESCRT蛋白質(zhì)進(jìn)行的。同樣，靶向Vps4分子可以防止病毒離開(kāi)受感染的細(xì)胞。

基礎(chǔ)研究的主要作用不是找到治療癌癥或艾滋病的新藥物，而是通過(guò)了解ESCRT和Vps4如何參與細(xì)胞分裂和病毒復(fù)制，“提供治療這些疾病所必需的知識(shí)，以及有關(guān)潛在相互作用的線索處理之間“，AurélienRoux總結(jié)道。