干擾線粒體的功能(右)，正常細(xì)胞出現(xiàn)高度侵入性。

腫瘤細(xì)胞拒絕遵守正常細(xì)胞的規(guī)矩，他們沒(méi)休沒(méi)止的分裂，入侵組織并以異常利用率消耗葡萄糖。賓夕法尼亞大學(xué)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)線粒體的缺陷，在正常細(xì)胞癌變的過(guò)渡中起到關(guān)鍵作用。當(dāng)賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家打亂了線粒體的一個(gè)重要組成部分后，正常細(xì)胞出現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞的特征。這項(xiàng)研究提前在線發(fā)表在雜志Oncogene。

在1924年，德國(guó)生物學(xué)家Otto Heinrich Warburg觀察到癌細(xì)胞比正常細(xì)胞以更高的速度消耗葡萄糖，并有缺陷的“基粒”，即現(xiàn)在稱(chēng)為線粒體的細(xì)胞器。他推測(cè)，線粒體缺陷導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生能量的過(guò)程中（氧化磷酸化的過(guò)程）出現(xiàn)問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致了細(xì)胞癌變。Warburg假說(shuō)的第一部分已經(jīng)被反復(fù)確認(rèn)，多數(shù)腫瘤增殖表現(xiàn)出對(duì)葡萄糖的高度依賴(lài)，并釋放出大量的乳酸。而第二部分—有缺陷的線粒體功能引起細(xì)胞癌變，卻一直備受爭(zhēng)議。

為了證明Warburg假設(shè)的第二部分是否正確，賓夕法尼亞大學(xué)的研究小組利用骨，腎，乳腺和食管的細(xì)胞系，用RNA分子沉默線粒體中細(xì)胞色素氧化酶C（cytochrome oxidase C, CcO）的表達(dá)。CcO是參與氧化磷酸化的關(guān)鍵酶，CcO利用氧氣生成水，并促成一個(gè)用于合成ATP的跨膜電位。他們發(fā)現(xiàn)僅破壞CcO的單個(gè)蛋白質(zhì)亞基，導(dǎo)致線粒體發(fā)生重大變化，細(xì)胞本身也發(fā)生變化，而這些細(xì)胞表現(xiàn)出癌細(xì)胞的所有特征。

它們表現(xiàn)出代謝的改變，對(duì)葡萄糖更加依賴(lài)并減少ATP合成。取代正常細(xì)胞的氧化磷酸化過(guò)程，它們?cè)诤艽蟪潭壬锨袚Q到糖酵解過(guò)程，一種腫瘤細(xì)胞中常見(jiàn)的低效ATP合成的方法。這些細(xì)胞失去接觸抑制，侵入遠(yuǎn)處組織能力更強(qiáng)。如果讓它們生長(zhǎng)在一個(gè)三維介質(zhì)(一種模仿了腫瘤在體內(nèi)生長(zhǎng)的天然環(huán)境)中，線粒體破壞的細(xì)胞會(huì)形成大的、壽命長(zhǎng)的細(xì)胞落，類(lèi)似于腫瘤。

研究人員還在已有致瘤性乳腺和食管的細(xì)胞系中沉默了CcO，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞的侵略性更強(qiáng)，提高了惡性潛能。

最后賓夕法尼亞研究人員從人患者的實(shí)際腫瘤最缺氧區(qū)，發(fā)現(xiàn)了有缺陷的CcO。研究人員表示“這一結(jié)果本身不能告訴我們這是否是腫瘤的原因或者影響，但我們研究清楚地證實(shí)，線粒體功能障礙是腫瘤發(fā)生的驅(qū)動(dòng)力。

研究人員觀察到，破壞CcO引發(fā)線粒體激活壓力信號(hào)到細(xì)胞核，發(fā)送類(lèi)似于“SOS”的警報(bào)，警告細(xì)胞出現(xiàn)缺陷。之前已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)這類(lèi)似的途徑——當(dāng)細(xì)胞去除線粒體DNA時(shí)。這也與癌癥激活有關(guān)。基于這些發(fā)現(xiàn)，研究人員將探查是否抑制這種線粒體應(yīng)激信號(hào)通路的組成部分能稱(chēng)為一種防止癌癥的發(fā)展的策略。此外，他們還指出，尋找CcO缺陷或可能在癌癥篩查中，被用為新的生物標(biāo)志物。

轉(zhuǎn)自生物谷

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