癌癥和果蠅的長腿有什么共同之處?它們都可以受到單個分子的影響，這是一種蛋白質(zhì)，當它們發(fā)育成活的，呼吸的動物時，這種蛋白質(zhì)往往會在胚胎內(nèi)部發(fā)出攻擊。這種蛋白質(zhì)幾乎存在于地球上的每一種生物中，其名稱為表皮生長因子受體蛋白或EGFR。

現(xiàn)在，哥倫比亞大學的神經(jīng)科學家團隊已經(jīng)找到了如何梳理EGFR在身體挑戰(zhàn)傳統(tǒng)智慧中扮演的眾多角色。他們在PLOS Genetics中報告了他們的發(fā)現(xiàn)。

“我們研究的結(jié)果首先解決了一個關于EGFR信號傳導性質(zhì)及其如何推動發(fā)育的長期問題，”哥倫比亞大學Mortimer B. Zuckerman思維腦行為研究所首席研究員Richard Mann博士說。和論文的資深作者。“但更重要的是，研究人員現(xiàn)在可以利用從我們的工作中收集到的知識來闡明EGFR與疾病之間的聯(lián)系，其細節(jié)水平到目前為止是不可能實現(xiàn)的。”

EGFR信號傳導被編織到發(fā)育的結(jié)構(gòu)中。它指導了許多身體部位的形成，并且?guī)资陙硪恢笔茄芯恐攸c的一個重點領域。事實上，EGFR對于發(fā)育至關重要，其正?；顒拥钠茐目赡茉趶陌l(fā)育障礙到阿爾茨海默病到癌癥的各個方面發(fā)揮作用。

科學家們一直認為，與EGFR結(jié)合并激活它的分子(稱為EGFR配體)可以作為形態(tài)發(fā)生素。形態(tài)發(fā)生蛋白是一種信號蛋白，其在發(fā)育中的組織中擴散并引發(fā)不同的反應，這取決于它們的濃度 - 高水平導致一種結(jié)果，而低形態(tài)發(fā)生素水平導致潛在細胞中的另一種反應。

“Morphogens協(xié)調(diào)整個組織從單點來源的發(fā)展，”曼恩博士說，他也是哥倫比亞大學歐文醫(yī)學中心希金斯生物化學和分子生物物理學教授。“最接近形態(tài)發(fā)生源的細胞獲得最大，最強烈的信號濃度，而更遠的細胞將逐漸減少，就像池中的漣漪一樣。”

但一些科學家認為EGFR信號的作用不同。他們說，不是從特定位置發(fā)出單一信號爆炸，而是在不同位置的多個EGFR配體源可能在不同的時間點發(fā)送它們自己的信號 - 這種信號組合在一起可以指導發(fā)展。

研究人員指出，區(qū)分這些相互競爭的假設是至關重要的。在不知道EGFR激活如何指導發(fā)展的情況下，很難解讀正常發(fā)育過程中斷時會發(fā)生什么。

此外，實際上找到一種方法來測試這兩個假設已經(jīng)證明是困難的?？茖W家們不能簡單地完全關閉EGFR信號，看看會發(fā)生什么，因為他們經(jīng)常會弄清楚蛋白質(zhì)如何影響發(fā)育。由于EGFR信號傳播無處不在，因此會有太多其他系統(tǒng)受到影響，以準確確定其工作原理。

為了解決這個問題，哥倫比亞團隊嘗試了一種新的方法。他們專注于EGFR配體的許多增強子：控制配體活性的小片段DNA，以精確的方式在身體的不同部位觸發(fā)EGFR活性。

“如果你認為EGFR信號是一個音板，就像你在錄音室里發(fā)現(xiàn)的那樣，增強器類似于音板的旋鈕和表盤，”Mann博士說。“就像向上或向下轉(zhuǎn)動這些撥盤改變音板的輸出一樣，單個增強器向上或向下翻轉(zhuǎn)會改變配體表達，從而改變信號的活動。”

在本文中，研究人員首先找到了指導蒼蠅腿部發(fā)育的EGFR配體的特異性增強劑。然后他們只關閉了那些增強劑。

“通過這種方式，我們已經(jīng)設法消除了EGFR活性的一個小方面，其余的信號基本保持完整，”Mann博士說。

當這樣做時，他們發(fā)現(xiàn)飛腿的生長不是由單一來源引導的，即形態(tài)發(fā)生素的作用方式。相反，研究人員發(fā)現(xiàn)，EGFR從多個不同的來源發(fā)出信號，這些來源位于發(fā)展中腿部的不同部分 - 科學家們對增強劑的關注使這些知識成為可能。

由于EGFR存在于整個動物界，因此這些研究結(jié)果可用于研究與疾病相關的EGFR中斷，如發(fā)育障礙和癌癥。

“EGFR的過度活化與許多不同類型的癌癥有關，從小細胞癌到某些類型的乳腺癌和腦癌，”Mann博士說。“如果我們可以使用我們的增強子方法系統(tǒng)地解碼EGFR激活的調(diào)節(jié)，癌癥研究人員就可以利用這些知識來確定進一步開發(fā)預后測試和治療的潛在目標。”