Cell:新陳代謝與表觀遺傳關聯環節
日期:2014-07-07 09:06:25
來自阿爾伯塔大學醫學與牙科學院的一個研究小組發現了,新陳代謝與DNA調控相關聯的一條新途徑。這些研究結果對于了解包括癌癥在內的許多常見疾病可能具有重要的意義。這一研究發表在7月3日的《細胞》(Cell)雜志上。
在細胞核中DNA纏繞著稱之為組蛋白的特殊蛋白質。通常情況下,組蛋白使得DNA緊密包裝,阻止了基因表達和DNA復制,后兩者是細胞生長和分裂的必要條件。為了讓這些至關重要的功能得以執行,需要由一種叫做乙酰輔酶A(acetyl-CoA)的關鍵分子提供乙?;?,附著到組蛋白上對其進行修飾。這種附著使得DNA松弛,允許DNA復制和基因表達。這一稱作為“DNA表觀遺傳調控”的機制對于正常的功能,以及心臟衰竭或癌癥等常見疾病均極為重要。然而直到現在,對于細胞核生成組蛋白乙?;璧囊阴]o酶A的機制仍不清楚。
在醫學系博士后研究人員Gopinath Sutendra和Evangelos Michelakis教授的領導下,這一研究小組發現過去被認為僅定位在線粒體內的一種酶: 丙酮酸脫氫酶復合體(PDC)實際上可以進入到細胞核中,完成它在線粒體中所做的事情:生成乙酰輔酶A。在線粒體中時,PDC利用我們飲食中的碳水化合物來生成乙酰輔酶A是為了產生能量。而在細胞核中,PDC生成乙酰輔酶A是為了實現組蛋白乙酰化。
Sutendra說:“一種酶從一個細胞器跳躍到另一個細胞器中,這真是聞所未聞,我們的結果相當的驚人。我們原本想檢測線粒體中乙酰輔酶A的水平和PDC,因為我們認為它們存在于那里。然而偶然地我們同時得到了分離出的細胞核,我們在細胞核中看到了PDC。因此我們提出了疑問,‘PDC在那里做什么?’一切由此開始。”
Michelakis 說:“我們驚訝地發現,盡管早就認識到了組蛋白乙?;诩毎飳W和醫學中的重要性,盡管許多人付諸了努力來開發調控組蛋白乙酰化的藥物,對于細胞核中乙酰輔酶A的來源卻仍不清楚。有時候一些重要的生物學問題的答案就在我們身邊,等待著我們去發現。”
該研究小組發現PDC易位到細胞核中使得癌細胞以更快的速度生長,這一發現或許可促成抗癌戰爭其他的一些策略。由于這些研究結果與一般情況下我們的DNA調控有關,這項研究有可能對于表觀遺傳調控起至關重要作用的、許多生理和病理情況產生更廣泛的影響。“發現將能量生成(新陳代謝過程)與基因調控聯系在一起的這一新信號通路,我們感到非常的興奮,”研究人員說。
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