科学家发现癌细胞自毁新方式

科学家发现癌细胞自毁新方式化疗会杀死癌细胞，但这些细胞的死亡方式似乎与之前理解的不同。荷兰癌症研究所研究人员发现了一种全新的癌细胞死亡方式，由SLFN11基因起主导作用。许多癌症治疗都会损害细胞DNA。在遭受太多不可挽回的损害后，细胞可能会自行死亡。研究人员发现，如果DNA受损，基因SLFN11会关闭细胞的蛋白质工厂——核糖体。这会给这些细胞带来巨大压力，从而导致它们死亡。相关研究结果发表在17日出版的《科学》杂志上。

哈佛大学科学家发现了一种此前未知的细胞分解蛋白质的方式

哈佛大学科学家发现了一种此前未知的细胞分解蛋白质的方式在一次跨部门合作中，哈佛大学医学院的研究人员发现了一种名为midnolin的蛋白质，它在降解许多短寿命核蛋白的过程中发挥着关键作用。研究表明，midnolin是通过直接抓住蛋白质并将其拉入细胞废物处理系统--蛋白酶体，并将其破坏。科学家发现了一种细胞降解不需要的蛋白质的新方法，这些蛋白质会影响重要的神经、免疫和发育基因。这一发现可能有助于治疗由细胞中蛋白质失衡引起的疾病。研究结果最近发表在《科学》杂志上。共同第一作者、哈佛医学院神经生物学研究员XinGu说："这些特殊的短寿命蛋白质已经为人所知40多年了，但没有人确定它们究竟是如何降解的。"由于在这一过程中被分解的蛋白质会调节与大脑、免疫系统和发育有关的重要功能基因，科学家们最终可能会将这一过程作为控制蛋白质水平的目标，从而改变这些功能并纠正任何功能障碍。"我们发现的机制非常简单，而且相当优雅，"共同第一作者、HMS遗传学博士候选人ChristopherNardone补充说。"这是一项基础科学发现，但对未来有很多影响。"众所周知，细胞可以通过用一种叫做泛素的小分子标记蛋白质来分解蛋白质。标签会告诉蛋白酶体不再需要这些蛋白质，从而将其破坏。已故的弗雷德-戈德堡（FredGoldberg）在哈佛医学院完成了这一过程的大部分开创性研究。然而，有时蛋白酶体分解蛋白质时不需要泛素标签的帮助，这让研究人员怀疑存在另一种不依赖泛素的蛋白质降解机制。Nardone说："文献中有零星证据表明，蛋白酶体能以某种方式直接降解无标记的蛋白质，但没有人明白这是如何发生的。"有一类蛋白质似乎是通过另一种机制降解的，那就是刺激诱导转录因子：这些蛋白质在细胞受到刺激后迅速生成，并进入细胞核打开基因，然后迅速被破坏。Gu说："一开始，让我印象深刻的是，这些蛋白质极不稳定，它们的半衰期很短--一旦产生，它们就会发挥功能，之后很快就会被降解。"哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所内森-马什-普西（NathanMarshPusey）神经生物学教授迈克尔-格林伯格（MichaelGreenberg）与哈佛医学院和布里格姆妇女医院格雷戈尔-孟德尔（GregorMendel）遗传学和医学教授斯蒂芬-埃利奇（StephenElledge）是这篇论文的共同第一作者。从少数到数百为了研究这一机制，研究小组从两个熟悉的转录因子入手：格林伯格实验室对Fos和EGR1进行了广泛研究，前者在学习和记忆中发挥作用，后者则参与细胞分裂和存活。研究人员利用埃利奇实验室开发的复杂蛋白质和基因分析方法，锁定了midnolin这种有助于分解这两种转录因子的蛋白质。后续实验发现，除了Fos和EGR1，midnolin还可能参与分解细胞核中的数百种其他转录因子。Gu和Nardone回忆说，他们对自己的研究结果感到震惊和怀疑。为了证实他们的发现，他们决定要弄清楚midnolin究竟是如何靶向和降解如此多不同的蛋白质的。Nardone说："当我们确定了所有这些蛋白质之后，关于midnolin机制究竟是如何工作的还有许多令人费解的问题。"借助一种名为AlphaFold的机器学习工具（可预测蛋白质结构），再加上一系列实验室实验的结果，研究小组得以充实这一机制的细节。他们发现，midnolin有一个"捕捉结构域"--该蛋白质的一个区域可以捕捉其他蛋白质，并将它们直接送入蛋白酶体，在蛋白酶体中被分解。这个"捕捉结构域"由两个独立的区域组成，这两个区域通过氨基酸连接在一起（就像一根绳子上的手套），能抓住蛋白质中一个相对非结构化的区域，从而使midnolin能够捕捉多种不同类型的蛋白质。值得注意的是像Fos这样的蛋白质负责开启基因，促使大脑中的神经元根据刺激进行接线和重新接线。IRF4等其他蛋白质通过确保细胞能够制造功能性B细胞和T细胞，激活支持免疫系统的基因。埃利奇说："这项研究最令人兴奋的地方在于，我们现在了解了一种不依赖泛素化的降解蛋白质的新的通用机制。"诱人的转化潜力在短期内，研究人员希望更深入地研究他们发现的机制。他们正计划进行结构研究，以更好地了解midnolin如何捕获和降解蛋白质的细节。他们还在制造缺乏midnolin的小鼠，以了解这种蛋白质在不同细胞和发育阶段的作用。科学家们说，他们的发现具有诱人的转化潜力。它可能提供一种途径，研究人员可以利用它来控制转录因子的水平，从而调节基因表达，进而调节体内的相关过程。格林伯格说："蛋白质降解是一个关键过程，它的失调是许多失调和疾病的基础，包括某些神经和精神疾病，以及一些癌症。"例如，当细胞中Fos等转录因子过多或过少时，可能会出现学习和记忆问题。在多发性骨髓瘤中，癌细胞会对免疫蛋白IRF4上瘾，因此它的存在会助长这种疾病。研究人员尤其感兴趣的是，找出哪些疾病可能是开发通过mindolin-蛋白酶体途径发挥作用的疗法的理想候选者。Gu说："我们正在积极探索的一个领域是如何调整该机制的特异性，以便它能特异性地降解感兴趣的蛋白质。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379781.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379781.htm

科学家们发现了一种酶在维持细胞生存能力方面的作用

科学家们发现了一种酶在维持细胞生存能力方面的作用乳腺癌细胞的图像资料来源：国家癌症研究所的癌症特写项目"许多疾病都与OGT功能有关，"担任这项新研究第一作者的LJI导师LiXiang博士说。"例如，许多研究表明OGT功能在癌症、糖尿病和心血管疾病中出现异常"。这项新研究由Li带头，并由LJI教授AnjanaRao博士和LJI助理教授SamuelMyers博士共同领导，首次表明OGT通过调节一种名为mTOR的关键蛋白来控制细胞生存。细胞依靠mTOR来保持其线粒体动力室的工作。如果没有功能性的mTOR，从蛋白质合成到细胞增殖，细胞几乎所有的基本功能都会失效。因此毫不奇怪，mTOR功能障碍也是许多疾病的一个标志。"OGT对身体的每个细胞都很重要，"Myers解释说。"由于这项研究，我们现在有了一个模型，我们可以用来在未来研究OGT的每个部分做什么"。OGT是一种叫做转移酶的酶。这种类型的酶执行一种叫做糖基化的工作，即把糖分子添加到最近合成的蛋白质中。OGT在转移酶中是独一无二的，因为它修改细胞内的蛋白质，而不是细胞表面的蛋白质或分泌的蛋白质。事实上，OGT的糖基化工作非常重要，没有它胚胎细胞就会死亡。但直到现在，科学家们对其原因还一无所知。正如迈尔斯所解释的，OGT的基本性质是使它难以研究的原因。科学家们通常通过开发缺乏这些蛋白质基因的细胞来研究酶和其他蛋白质。他们生成新的、功能失调的细胞，然后调查事情是如何出错的。但是对于OGT，这种实验在开始之前就已经结束了。因为只有单一的OGT，科学家们一直无法删除它或减少它的功能，而无需简单地杀死他们需要研究的细胞。Li说："我们知道OGT对细胞生存至关重要，但20多年来我们不知道原因。"在新的研究中，Li能够通过使用诱导系统删除OGT基因来解决这个问题。他利用小鼠胚胎干细胞，然后使用一种被称为Cre的诱导型蛋白质删除OGT的基因。这意味着细胞可以正常生长，直到科学家决定激活这一过程，之后失去OGT基因的细胞开始停止增殖并死亡。研究小组发现，删除OGT的基因导致一种名为mTOR的关键酶的功能异常增加，该酶能调节细胞代谢。删除OGT的基因也助长了细胞中一个重要但有潜在危险的过程，即线粒体氧化磷酸化。为什么线粒体氧化磷酸化如此危险？细胞中的这一过程是使细胞产生ATP（为细胞提供能量的分子）的一个微妙途径的一部分。ATP可以由糖酵解产生，也可以由线粒体氧化磷酸化产生，扰乱这种平衡会对细胞产生破坏性后果。幸运的是，OGT通过保持蛋白质合成的顺利进行和调节细胞内的氨基酸水平，保障了mTOR的活动和线粒体的健康。重要的是，研究人员在CD8+T细胞中发现了OGT的相同保护作用，这表明该酶以同样的方式在整个哺乳动物细胞类型中发挥作用，而不仅仅是在小鼠胚胎干细胞中。即使是缺乏OGT的功能障碍细胞也不是永远注定的，科学家们能够使用一种称为CRISPR/Cas9的基因编辑新尖端技术来"拯救"这些功能障碍的细胞。通过观察小鼠胚胎干细胞中的第二个基因是否会恢复缺乏OGT的细胞的生长，Li发现在缺乏OGT的细胞中，mTOR和线粒体氧化磷酸化被过度激活，并且可以通过抑制其功能来拯救细胞。这对希望进一步了解OGT在体内作用的科学家来说是个好消息。Myers说："现在我们可以删除OGT的基因，同时保持细胞的活力，我们可以尝试只恢复OGT的碎片，以了解更多关于OGT如何保持细胞活力的工作。"他的新发现可能会让研究人员进一步研究OGT的作用，并有可能找到对抗异常活动的治疗目标，研究人员认为，在未来，我们希望我们的研究可以帮助阐明与癌症和其他疾病中功能失调的OGT有关的问题。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347703.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347703.htm

麻省理工学院的科学家们为合成基因开发了一个新的控制系统

麻省理工学院的科学家们为合成基因开发了一个新的控制系统利用基于CRISPR基因编辑系统的方法，麻省理工学院的研究人员开发了一种新方法，可以精确控制哺乳动物细胞中产生的特定蛋白质的数量。资料来源：MatthewDaniels，由麻省理工学院新闻网在他们的新研究中，研究人员显示，这个系统可以在各种哺乳动物细胞中工作，且结果非常一致。描述这些结果的论文最近发表在《自然通讯》杂志上。"这是一个高度可预测的系统，我们可以预先设计，然后得到预期的结果，"前麻省理工学院研究科学家WilliamC.W.Chen说。"这是一个非常可调整的系统，适用于不同类型细胞的许多不同的生物医学应用"。现在是南达科他大学生物医学科学助理教授的Chen是这项新研究的主要作者之一，同时还有前麻省理工学院研究科学家LeonidGaidukov和博士后YongLai。高级作者TimothyLu作为麻省理工学院生物工程和电气工程及计算机科学副教授领导了这项研究。基因控制许多治疗性蛋白质，包括单克隆抗体都是在含有哺乳动物细胞的大型生物反应器中生产的，这些细胞被设计用来产生所需的蛋白质。几年前，麻省理工学院合成生物学中心的研究人员，包括Lu的实验室，开始与辉瑞公司合作开展一个项目，开发可用于促进这些有用蛋白质生产的合成生物学工具。为了做到这一点，研究人员瞄准了他们想要调高的基因的启动子。在所有的哺乳动物细胞中，基因有一个与转录因子结合的启动子区域--启动基因转录为信使RNA的蛋白质。在以前的工作中，科学家们设计了合成的转录因子，包括称为锌指的蛋白质结构模体，以帮助激活目标基因。然而，锌指和大多数其他类型的合成转录因子必须为它们所针对的每个基因重新设计，这使得它们的开发具有挑战性和耗费时间。2013年，Lu实验室的研究人员开发了一种基于CRISPR的转录因子，使他们能够更容易地控制哺乳动物和酵母细胞中自然发生的基因的转录。在新的研究中，研究人员着手在这项工作的基础上创建一个合成生物部件库，使他们能够传递转基因--一种细胞通常不表达的基因--并精确控制其表达。Chen说："我们的想法是拥有一个全谱系的合成启动子系统，可以从非常低的水平到非常高的水平，以适应不同的细胞应用。"研究人员设计的系统包括几个部分。一个是要转录的基因，以及一个"操作者"序列，它由一系列人工转录因子结合点组成。另一个组成部分是引导RNA，它与这些操作者序列结合。最后，该系统还包括一个连接到停用的Cas9蛋白的转录激活域。当这种失活的Cas9蛋白与合成启动子位点的引导RNA结合时，基于CRISPR的转录因子可以开启基因表达。用于该合成系统的启动子位点被设计成与自然发生的启动子位点不同，因此该系统不会影响细胞自身基因组中的基因。每个操作者包括2到16个拷贝的引导RNA结合位点，研究人员发现他们的系统可以以与结合位点数量线性对应的速率启动基因转录，使他们能够精确控制产生的蛋白质数量。高度一致性研究人员在几种类型的哺乳动物细胞中测试了他们的系统，包括中国仓鼠卵巢（CHO）细胞，这些细胞通常用于在工业生物反应器中生产治疗性蛋白质。他们发现在CHO细胞和他们测试的其他细胞中的结果非常相似，包括小鼠和大鼠的肌细胞（肌肉细胞的前体）、人类胚胎肾细胞和人类诱导多能干细胞。Chen说："该系统在不同的细胞类型和不同的目标基因上具有非常高的一致性。这是一个很好的起点，可以考虑用一个高度可调整、可预测的人工系统来调控基因表达和细胞行为。"在首先证明他们可以使用新系统诱导细胞产生预期数量的荧光蛋白之后，研究人员表明他们还可以用它来编程生产一种被称为JUG444的单克隆抗体的两个主要部分。研究人员还对CHO细胞进行编程，使其产生不同数量的称为抗PD1的人类抗体。当人类T细胞接触到这些细胞时，如果产生的抗体数量较多，它们会成为更有力的肿瘤细胞杀手。他们说，尽管研究人员能够获得所需抗体的高产量，但要将这一系统纳入工业流程，还需要进一步努力。与工业生物反应器中使用的细胞不同，这项研究中使用的细胞是生长在一个平面上，而不是在液体悬浮液中。"这是一个有希望用于工业应用的系统，但首先我们必须将其改造成悬浮细胞，看看它们是否能制造出同样的蛋白质。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333007.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333007.htm

麻省理工学院的化学家们发现光合作用的光线采集为何如此高效

麻省理工学院的化学家们发现光合作用的光线采集为何如此高效麻省理工学院的研究人员发现，光收集复合体中的蛋白质的无序排列增强了其能量转移效率，推翻了有序结构更有效率的假设。这一发现表明，这种混乱的排列可能不是偶然的，而是一种有目的的进化，以实现效率的最大化。麻省理工学院的化学家们首次测量了光合作用采光蛋白之间的能量传递，使他们发现采光蛋白的无序排列提高了能量传递的效率。资料来源：研究人员提供麻省理工学院化学家的一项新研究为光收集复合体（也称为"天线"）的蛋白质如何实现这种高效率提供了一个潜在的解释。研究人员首次能够测量光收集蛋白之间的能量转移，使他们发现这些蛋白的无序排列提高了能量传导的效率。"为了使该'天线'工作，你需要长距离的能量转导。我们的关键发现是，光收集蛋白的无序组织提高了这种长距离能量传导的效率，"麻省理工学院化学副教授、这项新研究的资深作者GabrielaSchlau-Cohen说。麻省理工学院的博士后DihaoWang和DvirHarris以及麻省理工学院前研究生OliviaFiebig博士'22是这篇论文的主要作者，该论文本周发表在《美国国家科学院院刊》上。麻省理工学院的化学教授曹建树也是该论文的作者。在这项研究中，麻省理工学院的团队专注于紫色细菌，这些细菌通常在缺氧的水生环境中被发现，并且通常被用作研究光合作用光收集的模型。在这些细胞内，捕获的光子通过由蛋白质和吸收光的色素（如叶绿素）组成的光收获复合体。使用超快光谱，一种使用极短的激光脉冲来研究发生在飞秒到纳秒时间尺度上的事件的技术，科学家们已经能够研究能量如何在这些蛋白质中的一个单独的蛋白质中移动。然而，研究能量如何在这些蛋白质之间移动已被证明更具挑战性，因为它需要以一种可控的方式定位多个蛋白质。为了创建一个实验装置，使他们能够测量能量如何在两个蛋白质之间移动，麻省理工学院的团队设计了合成的纳米级膜，其成分与自然发生的细胞膜相似。通过控制这些被称为纳米盘的膜的大小，他们能够控制嵌入盘中的两个蛋白质之间的距离。在这项研究中，研究人员将在紫色细菌中发现的主要采光蛋白的两个版本，即LH2和LH3，嵌入他们的纳米盘中。LH2是在正常光照条件下存在的蛋白质，而LH3是通常只在弱光条件下表达的变体。利用麻省理工学院纳米设施的低温电子显微镜，研究人员可以对他们的膜包埋蛋白进行成像，并显示它们的位置与原生膜中的距离相似。他们还能够测量光收集蛋白之间的距离，其规模为2.5至3纳米。由于LH2和LH3吸收的光的波长略有不同，因此有可能使用超高速光谱来观察它们之间的能量转移。对于间隔紧密的蛋白质，研究人员发现，一个光子的能量在它们之间传播需要大约6皮秒的时间。对于相距较远的蛋白质，能量转移需要15皮秒的时间。更快的旅行意味着更有效的能量转移，因为旅行的时间越长，转移过程中损失的能量就越多。Schlau-Cohen说："当一个光子被吸收时，在能量通过非辐射衰变等不需要的过程失去之前，你只有这么长的时间，所以它能越快得到转换，它的效率就越高。"研究人员还发现，排列在晶格结构中的蛋白质比排列在随机组织结构中的蛋白质显示出更低的能量转移效率，就像它们通常在活细胞中那样。"有序的组织实际上比生物学的无序组织效率低，我们认为这非常有趣，因为生物学往往是无序的。"Schlau-Cohen说："这一发现告诉我们，这可能不仅仅是生物学的一个不可避免的缺点，而且生物体可能已经进化到利用它。"目前研究人员已经建立了测量蛋白质间能量转移的能力，接下来的计划是探索其他蛋白质之间的能量转移，例如'天线'蛋白质到反应中心的蛋白质之间的转移。他们还计划研究在紫色细菌以外的生物体（如绿色植物）中发现的'天线'蛋白之间的能量转移。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369211.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369211.htm

科学家发现山柰具有抗癌特性

科学家发现山柰具有抗癌特性研究人员发现，姜科热带植物Kencur及其主要活性成分对甲氧基肉桂酸乙酯（EMC）能显著抑制癌细胞的生长。研究小组确定线粒体转录因子A(TFAM)是这种抗癌作用的关键因素。在人类生命和生态学研究生院副教授小岛昭子的领导下，研究人员证明，Kencur提取物及其主要活性成分对甲氧基肉桂酸乙酯（EMC）在细胞和动物水平上显著抑制了癌细胞的生长。Jamu-一种用Kencur山柰制成的印尼饮料。资料来源：AkikoKojima，大阪都立大学虽然以前对EMC的研究表明，EMC通过减少与癌细胞增殖有关的线粒体转录因子A（TFAM）的表达具有抗癌潜力，但直到现在，其确切的机制仍不清楚。"这项研究结果证实了Kencur提取物及其主要活性成分EMC的抗癌作用。随着相关领域研究的深入，TFAM有望在未来成为抗癌效果的新标志物。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381191.htm