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认识精氨酸 - 癌细胞渴望的营养物质

时间:2024-02-05来源:馨怡捐卵公司

精氨酸是一种由我们身体自然产生的氨基酸,在我们吃的鱼、肉和坚果中含量丰富。然而,《科学进展》杂志的最新研究显示,精氨酸也是癌细胞的一种必要营养物质。饿死它们有可能使肿瘤更容易受到身体自然免疫反应的伤害。

来自Sohail Tavazoie的系统癌症生物学实验室的研究人员发现,在各种人类癌症中,这种氨基酸变得有限,促使这些细胞寻求一种巧妙的遗传变通办法:当精氨酸水平下降时,它们会操纵它们所掌握的蛋白质,以便更有效地吸收精氨酸和其他氨基酸。值得注意的是,为了保持增长,它们会诱发突变,减少对精氨酸的依赖。

第一作者丹尼斯-许(Dennis Hsu)说:"这就像你有一套乐高玩具,你想建造一架漂亮的飞机模型,但你用完了正确的积木块,如果你改变过了蓝图,刚好不需要缺失的那种积木,那么你可能就是对的。"他曾是塔瓦佐伊实验室的成员,现在是匹兹堡大学医学中心(UPMC)希尔曼癌症中心的医生科学家。

精氨酸与癌症的联系

在细胞层面上,精氨酸在各种过程中发挥着作用,从氮废料处理到蛋白质合成。Hsu说,它也是少数几种已被证明能调节免疫细胞对癌症和其他各种免疫学触发因素反应的氨基酸之一。

例如,它的缺乏与克罗恩病、溃疡性结肠炎、炎症性肠病或幽门螺杆菌感染患者的发炎组织有关,这些组织的精氨酸水平可能很低。如果患有这些疾病的人没有得到治疗,他们患胃癌或结肠癌的风险更高。

研究人员发现了精氨酸与癌症的联系,这是一项关于密码子的大型研究的一部分,密码子是DNA碱基的三联体,每个密码子都包含产生单一氨基酸的配方。在梳理癌症基因组图谱时,Hsu记录了数以千计的密码子突变实例,但在所有癌症中,有一种突显出来:精氨酸密码子,它们在突变过程中丢失的数量远远超过它们本应丢失的。胃癌和结直肠癌显示出最引人注目的缺陷。

不过,研究人员不知道最初的精氨酸下降的状况是如何产生的。"我们认为一些癌症是在低精氨酸的条件下发展起来的,并在他们的DNA中携带了这段历史,"Hsu说。

细胞营养不良

Hsu和他的合著者在实验室里花了几个月的时间培养癌细胞,然后让它们饿着精氨酸。当他们让这些细胞经历多轮的细胞营养不良时,癌细胞开始变异,因为它们尝试了不同的方法来确保获得新的必需品的供应。并非所有这些策略都有效。一种成功的方法是增加氨基酸转运蛋白的数量,使细胞能够更有效地吸收精氨酸和其他氨基酸。但即使是这些功能性的复制品也往往是微薄的来源。同时,错误随着细胞的复制而加剧,导致基因组的变化,如突变的基因和错误形状的蛋白质。

在另一个实验中,Hsu发现产生氨基酸的密码子的突变数量增加,这些氨基酸在癌细胞的环境中更为丰富。这些突然变得对癌细胞更有吸引力,它们似乎在努力利用它们所拥有的东西--就像用冰箱里偶然出现的一些随机物品拼凑出一顿饭,研究人员通过这种所谓的定向进化将特定的营养物质与特定的DNA变化联系起来。

从红旗到靶心

有趣的是,这种哄骗密码子为其服务的能力有可能导致癌细胞的灭亡。这是因为在营养不良的情况下试图维持自己的生命的过程中,细胞积累了如此多的突变,以至于它们可能开始在免疫系统看来非常奇怪。

Hsu说:"由于所有的突变,你有一堆随机的、看起来不正常的蛋白质,而这些更有可能被免疫系统识别为不应该存在的东西。一旦发生深度突变,精氨酸匮乏的癌细胞可能已经能够在免疫系统的雷达下飞行,现在可能会向免疫系统挥舞着破旧的红旗。"

这一发现对免疫疗法有潜在的影响。Hsu说:"通过饿死一个癌细胞,也许你可以促进新的突变,然后可以被免疫系统识别。我们还没有对此进行测试,但这将是一个非常酷的尝试。"