北京哪些手足癣医院好 http://disease.39.net/bjzkbdfyy/210115/8593664.html撰文：库珀编审：寇建超排版：李雪薇
细胞衰老是指一种稳定的细胞生长阻滞状态，并伴有形态、生化及表观遗传的改变，肿瘤组织恶变前常可检测到衰老细胞的存在。长期以来，许多科学家认为细胞衰老对抑制潜在癌细胞增殖具有重要作用，但目前也有研究认为，除了抑制肿瘤发生，细胞衰老也可能会促进肿瘤的演进，细胞衰老其实发挥了双刃剑作用。因此，深入了解衰老与肿瘤的关系，利用细胞衰老机制对肿瘤的抑制作用，可为肿瘤的治疗提供新途径。9月17日，在一篇发表在《分子细胞》（MolecularCell）期刊上的论文中，蒙特利尔大学和麦吉尔大学的研究人员证明一种叫做HTC（氢化物转移复合物）的酶复合物可以抑制细胞衰老，这项研究或为癌症新疗法开辟一条新道路。图｜HTC的作用机制（来源：MolecularCell）“最有趣的是，这些酶的抑制阻止了前列腺癌细胞的生长，这表明HTC可能是开发包括前列腺癌在内的多种癌症新疗法的关键靶点。HTC可以被某些癌细胞劫持，以改善其代谢，抵抗缺氧环境并增殖。”蒙特利尔大学生物化学教授、医院研究中心（CRCHUM）首席科学家、论文通讯作者之一GerardoFerbeyre说道。HTC发挥作用的原理细胞衰老是一种广泛作用的肿瘤抑制机制，其中携带致癌突变的细胞由于线粒体功能障碍、氧化应激、DNA损伤和肿瘤抑制因子激活的慢性状态而不能扩展。线粒体功能失调是新生细胞对短端粒或癌基因反应的一个标志。线粒体功能障碍相关衰老的特征是NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，一种转递质子的辅酶，它出现在细胞很多代谢反应中，NAD的氧化形式）/NADH（NAD的还原形式）减少，活性氧（ROS）增加。因此，了解癌细胞如何克服衰老特征的细胞增殖障碍（包括线粒体功能障碍）很重要。衰老细胞线粒体功能障碍的起源尚不清楚。在癌基因诱导的衰老（OIS）过程中，一些蛋白质的降解影响细胞增殖所需的各种过程。其中一种蛋白质是信号转导和转录激活因子3（STAT3），它调节细胞核中的转录以及线粒体中的电子传递和氧化磷酸化。STAT3的线粒体功能是致癌RAS蛋白进行细胞转化所必需的。造血干细胞中STAT3的缺失导致线粒体功能障碍、ROS的过度产生和血细胞的早衰。这些研究表明，STAT3的线粒体功能可能是防止衰老所必需的。
图｜p53失活重组线粒体功能障碍的衰老细胞代谢（来源：MolecularCell）
为了发现弥补线粒体功能障碍的细胞途径并使肿瘤细胞避免衰老，研究人员使用了几种细胞衰老模型。研究结果发现，STAT3缺失诱导的衰老需要NAD+/NADH比率降低，这是由p53和视网膜母细胞瘤蛋白（RB）肿瘤抑制剂的作用维持的。p53和RB抑制一种酶复合物，该酶复合物催化代谢循环，将氢化物阴离子从NADH转移到NADP+，从而再生NAD+并供应NADPH，经分析，这种氢化物转移复合物（HTC）由苹果酸酶1（ME1）、苹果酸脱氢酶1（MDH1）和丙酮酸羧化酶（PC）组成，可在体外与纯蛋白质组装。引人注目的是，即使在缺乏p53的情况下，抑制HTC也会导致肿瘤细胞衰老，揭示了靶向这种新的代谢物的治疗潜力。一些关键发现STAT3的缺失导致衰老、线粒体功能障碍和低NAD+/NADH比率。研究表明，线粒体功能失调和NAD+/NADH比率低的细胞无法合成足够的天冬酰胺和天冬氨酸，但补充STAT3缺失细胞20mM天冬氨酸只能适度挽救STAT3缺失后的增殖缺陷和衰老，并且NAD+/NADH比率没有正常化总之，这些数据表明NADH再氧化失败与细胞衰老的诱导有关。研究人员还发现，p53-RB抑癌基因控制着NAD+再生代谢周期。STAT3的缺失导致p53和RB肿瘤抑制通路的激活，这两种通路都是衰老的介质。p53或p21的失活阻止了STAT3缺失引起的生长停滞和衰老，有趣的是，p53失活也恢复了STAT3缺失细胞的NAD+/NADH比率。总的来说，结果表明STAT3缺失细胞中的p53或p21/RB途径失活增加了NAD+/NADH比率，以维持绕过衰老的细胞的氧化代谢。图｜催化氢化物转移反应的酶的共定位和相互作用（来源：MolecularCell）那么，HTC的生物化学和生物物理特性是怎样的？为了确定HTC酶共免疫沉淀所需的区域，研究人员使用了一系列缺失突变体，除了全长PC外，还确定来自位置–和1–的片段与MDH1和ME1形成复合物，并绘制了与PC和ME1共免疫沉淀所需的MDH1区域。研究数据显示，HTC酶导致STAT3缺失细胞的代谢重编程，以恢复NAD+水平并增加NADPH，这与抑制衰老表型平行。此外，HTC过度表达细胞中的丙酮酸优先通过PC转化为OAA，随后通过MDH1补充TCA循环（三羧酸循环，是需氧生物体内普遍存在的代谢途径）和NAD+再生。总之，这些结果表明HTC过度表达细胞的代谢程序与在p53失能细胞中观察到的代谢程序相当，HTC酶在催化NAD+再生和NADPH生成的复合物中起重要作用，以减少氧化应激和绕过衰老。图｜抑制HTC会引发衰老（来源：MolecularCell）HTC酶对于防止细胞衰老至关重要。在小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）中，HTC酶的表达与致癌RAS的结合阻止了衰老，允许集落形成，诱导小鼠肿瘤形成。此外，研究人员还发现HTC酶在前列腺癌中的高度表达。HTC酶的高表达可能允许前列腺上皮细胞覆盖STAT3消融引起的衰老，在60%以上的人类前列腺腺癌中，每种HTC酶的染色强度都很高，但在正常前列腺或前列腺增生症（BPH）患者中的染色强度较低。总之，这些结果表明HTC酶在前列腺癌中起着关键作用，HTC可能有助于在缺氧条件下生长的细胞中观察到的衰老旁路。有望开发出新型抗癌药物整体而言，研究人员证明了继发于线粒体功能障碍的NAD代谢改变可以通过先前未被识别的代谢循环来补偿，复合物中每种酶的活性中心的接近可能通过每种底物的扩散或通道化加速代谢通量。各项研究数据表明，HTC通过绕过或促进逃避细胞衰老而在肿瘤形成中发挥作用。HTC酶的表达足以使原代小鼠成纤维细胞与致癌RAS协同转化，因此在功能上相当于p53的缺失，由于HTC酶被p53抑制，研究进一步证明，控制代谢是p53的主要肿瘤抑制功能。HTC提供两种转化功能：依赖NAD+再生的永生化和依赖NADPH生成的抗氧化活性。这些功能对于缺氧条件下的细胞存活或在乳酸中生长的不能利用LDH（乳酸脱氢酶）反应再生NAD+的细胞也很重要。HTC酶在包括小鳞状肺癌和前列腺癌在内的几种癌症中的表达呈正相关，因此，靶向HTC可用于开发新型的抗癌治疗方案。（来源：Pixabay）这项研究也有一些局限性，研究人员表示，p53失活后PC重新定位到胞浆的机制仍然未知。尽管研究人员能够在体外显示HTC形成的证据，但复杂的组装效率相对较低，这表明重组蛋白可能缺乏有助于稳定HTC复合物的翻译后修饰。研究人员提供的证据表明PC、MDH1和ME1是HTC复合物的核心，但却无法估计它们的精确化学计量比。重要的是，至少有一些HTC包含在大于1MDa的复合物中，这表明可能还存在其他成分。虽然回答上述问题需要进一步探究，但现有发现丰富了肿瘤细胞劫持特定代谢途径的概念，这些代谢途径支持增殖和合成代谢反应，同时保护氧化应激。相关研究工作的下一步将是生成酶复合物的详细高分辨率结构，以便设计能够调节其功能的药物。参考资料：
