PNAS:抑制癌症的神奇蛋白
生物帮 · 2015/02/07
近期,研究人员在裸鼹鼠中新发现的一个蛋白,可能有助于解释它们抵御癌症的独特能力。这个蛋白与也存在于人类和小鼠中的一组基因(称为一个基因座)有关。


近期,研究人员在裸鼹鼠中新发现的一个蛋白,可能有助于解释它们抵御癌症的独特能力。

这个蛋白与也存在于人类和小鼠中的一组基因(称为一个基因座)有关。这组基因编码几种抗癌蛋白,或者携带合成蛋白的遗传指令。正如生物学教授Vera Gorbunova解释的那样,在裸鼹鼠中发现的locus基因编码共4个抗癌蛋白,而在人类和小鼠中的该基因版本只编码3个蛋白。

Seuanov和Gorbunova的研究小组,将这项研究结果发表在最近的《PNAS》杂志。

我们已经知道,被讨论的这组基因——简称INK4基因座位,在两个物种中可合成相同的三个抑癌蛋白:p15INK4b、p16INK4a和ARF,它们都能够在细胞应激或突变的时候阻止细胞分裂。Jorge Azpurua想克隆裸鼹鼠的p16蛋白用于一个单独的实验,并发现了一些出乎意料的东西:还存在第四个蛋白,是由p15INK4b和p16INK4a融合在一起形成的。这第四个蛋白在阻止细胞分裂方面,跟p15INK4b和p16INK4a的效果相同,甚至更好。

Gorbunova说:“我们将这种新产物称为pALTINK4a/b,我们相信它可能有助于裸鼹鼠长寿,包括其阻止肿瘤发展的能力。”

裸鼹鼠是小的、无毛的地下啮齿动物,尽管其有长达30年的寿命,但却从未患上癌症。

Seluanov和Gorbunova此前的研究,将HMW-HA确定为可激活INK4 locus抗癌反应的化合物。

Seluanov说:“INK4是人类癌症中最常见的基因突变位点。当这个基因被删除或沉默时,通常会导致肿瘤的形成。”他指出,有越来越多的证据支持其在动脉粥状硬化和其他衰老相关疾病中的作用。

Gorbunova说:“鉴于INK4基因突变与人类癌症相关,我们对这个基因及其如何控制其突变的了解越多,那么控制某些癌症的机会就越多。”

为了确定pALTINK4a/b的意义,研究人员检测了不同细胞生长条件下的蛋白质表达。他们发现,当细胞变得拥挤时,只要存在HMW-HA,混合蛋白质的存在就会增加。另一方面,当HMW-HA被去除时,pALTINK4a/b就不表达,但它也是由各种压力引起的,如具有致癌潜力的致癌基因。研究人员认为,这种蛋白质响应高细胞密度和HMW-HA,从而引发INK4基因的抗癌反应。与只具有INK4 locus编码的三个蛋白的其他动物相比,第四个INK4蛋白pALTINK4a/b的存在,使裸鼹鼠在有恶性肿瘤风险时更可能抑制生长。

为了确定pALTINK4a/b是否也存在于小鼠和人类,研究人员试图在小鼠和人类细胞、组织中筛查蛋白混合体,但是没有成功。Gorbunova说:“虽然我们的工作不排除‘蛋白质在小鼠和人类中存在于某些条件下’的可能性,但是这些结果表明,这种可能性非常小。”

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    The naked mole rat (Heterocephalus glaber) is a long-lived and tumor-resistant rodent. Tumor resistance in the naked mole rat is mediated by the extracellular matrix component hyaluronan of very high molecular weight (HMW-HA). HMW-HA triggers hypersensitivity of naked mole rat cells to contact inhibition, which is associated with induction of the INK4 (inhibitors of cyclin dependent kinase 4) locus leading to cell-cycle arrest. The INK4a/b locus is among the most frequently mutated in human cancer. This locus encodes three distinct tumor suppressors: p15INK4b, p16INK4a, and ARF (alternate reading frame). Although p15INK4b has its own ORF, p16INK4a and ARF share common second and third exons with alternative reading frames. Here, we show that, in the naked mole rat, the INK4a/b locus encodes an additional product that consists of p15INK4b exon 1 joined to p16INK4a exons 2 and 3. We have named this isoform pALTINK4a/b (for alternative splicing). We show that pALTINK4a/b is present in both cultured cells and naked mole rat tissues but is absent in human and mouse cells. Additionally, we demonstrate that pALTINK4a/b expression is induced during early contact inhibition and upon a variety of stresses such as UV, gamma irradiation-induced senescence, loss of substrate attachment, and expression of oncogenes. When overexpressed in naked mole rat or human cells, pALTINK4a/b has stronger ability to induce cell-cycle arrest than either p15INK4b or p16INK4a. We hypothesize that the presence of the fourth product, pALTINK4a/b of the INK4a/b locus in the naked mole rat, contributes to the increased resistance to tumorigenesis of this species.

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