Nature:癌細胞的“糖衣炮彈”信號
日期:2014-07-18 09:25:54
細胞的細胞膜是細胞與外界環境交換信息的一個信號界面,這一結構由脂質和蛋白組成,后者包含有跨膜蛋白和脂質蛋白,通過共價鍵進一步修飾,添加糖能形成糖蛋白。
癌細胞比健康細胞糖蛋白的水平更高,如mucin-1,個別糖蛋白還可以傳遞環境信號,直接促進惡性腫瘤發生。糖蛋白也能相互組織,形成糖萼(glycocalyx)。近期在這一方面,來自康奈爾大學的研究人員發現了這種包被在細胞膜上的蛋白的物理特征是如何調控細胞表面受體的聚集,以及由此影響細胞內的信號途徑,導致癌癥轉移。
眾所周之,癌癥細胞具有正常細胞所沒有的一些蛋白,這些蛋白隨著一類與糖分子結構和數量的改變而改變,這些蛋白與糖分子連接在一起。這里有一個名稱叫做細胞糖萼,也就是覆蓋細胞表面的一個糖蛋白或多糖層,細胞糖萼的組成通過組織分化和疾病等過程隨細胞性質的變化而變化。
在這篇文章中,研究人員試圖弄清癌細胞中糖萼組成的變化是否會影響癌癥表現型,結果他們發現癌細胞上的大塊糖萼將細胞膜推離它的環境,使其向內彎曲。這種改變使得細胞表面稱之為整合素(integrins)的粘著受體(adhesion receptor)簇集在一起。整合素與環境中的蛋白質支架結合,調控了細胞的幾乎一切——運動、變化和生長。
這種簇聚機制改變了細胞的正常信號,導致了不受控制的細胞生長和生存。研究人員發現具有厚糖衣的細胞能夠更有效地通過整合素接受細胞生存信號。使得癌細胞能夠在它們移植到遠端器官之前在必須經過的各種組織和流體環境中生存,由此促進了癌癥轉移擴散。
臨床研究顯示,大型糖蛋白在來自侵襲性乳腺癌患者的循環腫瘤細胞上大量表達。這些發現表明,糖萼及其分子組分是以使跨膜受體信號傳導正常化為目的的治療干預的有吸引力的目標。
糖蛋白與癌癥的故事很多,此前一項研究就通過檢測一種特殊的糖分子結構達到診斷目的,這種特殊的糖分子結構與癌細胞表達的蛋白有關,或者說是癌細胞引起的宿主反應有關。
研究人員表示可以通過對這些糖分子變化的檢測來建立一種新的癌癥診斷技術。他們觀察的所有癌癥患者血清中與蛋白連接的糖分子都發生一些改變,其中有些變化是癌癥發病早期的標志。更有甚者,可以分離不同類型癌癥患者的具體蛋白的糖分子變異體,不同的癌癥類型包括,前列腺癌、乳腺癌、子宮癌和胰腺癌。
為了檢測正常細胞與癌細胞間的差別,科學家們研發了一種機器診斷技術,可分析這些糖分子。首先,將糖分子從蛋白上剝離下來,接下來用酶處理糖分子把它分解成小片段。這些碎片可被逐個地分析它的特征,研究人員使用糖分子的酶解圖譜來對每個糖分子碎片進行分析。研究人員希望,這種癌癥生物標記可以成為準確判斷癌癥發展階段和癌癥治療效果的生物標記。
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