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PNAS:致癌激酶的天然陷阱

日期:2013-03-19 09:15:09

雌性果蠅中的Mtrm基因只在卵細胞發育過程中具有活性。現在Stowers醫學研究所的研究人員發現,Mtrm蛋白能夠誘捕強大的Polo激酶,并使其失活,文章發表在本周的美國國家科學院院刊PNAS雜志上。Polo激酶被認為是細胞分裂的主要調節者,而與之相對應的人類Polo樣激酶1Plk1)與多種癌癥有關。

 

Polo樣激酶1在癌癥中的作用很關鍵,能夠促進癌細胞的增殖,許多藥物研發人員都在嘗試抑制這種激酶的致癌作用。文章的資深作者,Stowers醫學研究所的R. Scott Hawley博士指出,Mtrm蛋白誘捕Polo激酶具有高度的選擇性,不會影響正常細胞中的其他重要激酶。他希望這項研究能夠為藥物人員提供抑制Polo激酶的新途徑。“我們的發現將給,正在尋找Polo激酶抑制劑的藥物研發者們帶來新的希望,”Hawley說。

 

Stowers醫學研究所的研究人員在果蠅(Drosophila melanogaster)中揭示了,卵細胞MatrimonyMtrm)使Polo激酶失活的機制。HawleyMtrm結合并抑制Polo的方法形象地稱為“捕鼠器模式”。Matrimony蛋白只在卵細胞發育過程(或卵母細胞)中表達,其N末端為Polo激酶提供了“誘餌”,此處的三個磷酸化氨基酸模擬Polo最喜愛的標準結合位點,磷酸化絲氨酸或磷酸化蘇氨酸殘基。

 

Hawley解釋道,“我們認為,MatrimonyN端區域形成一個誘餌。這對于Polo來說,就像是其標準結合位點在向它招手。”一旦Polo吞餌上鉤,MatrimonyC端就會將Polo環繞起來,抑制其功能。

 

“在幾乎所有的分裂細胞中,Polo都位于調控機制的最高層,”Hawley說。“被Polo磷酸化的目標,會繼續使其他靶標磷酸化或去磷酸化,由此影響著細胞分裂中的每個調控通路。而卵細胞需要關閉Polo功能來進行分裂,這是一個很有意思的例外。”

 

Hawley2003年發現了Matrimony基因,隨后Hawley實驗室發現,在卵細胞發育過程中,Mtrm是細胞分裂的一個關鍵因子。研究人員先在雌性果蠅中去除了Mtrm基因的一個拷貝,發現卵母細胞仍然能夠完成兩輪減速分裂,不過染色體發生缺陷的風險很高。然后他們又在雌性果蠅中敲除了兩個拷貝的Mtrm基因,發現卵母細胞中染色體和其他細胞分裂所需結構,都遭到了災難性的破壞。

 

研究顯示,Mtrm能夠通過關閉Polo來促進減數分裂。為了闡明MtrmPolo的作用機制,研究人員進行了七年研究,并且在活卵母細胞中跟蹤觀察了MtrmPolo的相互作用。他們指出,Mtrm是一種能與Polo激酶結合并使其關閉的罕見天然蛋白。

 

這項研究找到了一種能夠抑制Polo激酶的天然蛋白,該蛋白能夠高度特異地結合Polo,而不會造成其他影響。在許多癌癥類型中,Polo調節都發生了故障,而這項發現將為靶標Polo治療癌癥帶來新的啟示。

 


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