由加州大学戴维斯分校的研究人员领导的一个国际研究小组表明，细胞周期蛋白B1/Cdk1蛋白复合物在细胞分裂中起着关键作用，也能促进线粒体活动，为细胞分裂过程提供动力。这是该综合体首次被证明具有这两种功能。这种新发现的能力可能使细胞周期蛋白B1/Cdk1成为控制细胞能量产生的极好靶点，有可能推进癌症治疗和再生医学。这项研究今天在线发表在《发育细胞》杂志上。
“这些蛋白质不仅控制细胞周期，而且还能增加线粒体能量，”该研究的主要作者、加州大学戴维斯分校综合癌症中心转化研究主任、放射肿瘤学教授李健建说。“它们会同步这些过程，因为没有额外的能量，细胞周期就无法进行。”
细胞周期蛋白B1/Cdk1复合物长期以来一直被认为在细胞周期的一个临界点(G2期)进行干预，在此期间，细胞分裂在DNA复制后暂停以检查遗传损伤。一旦任何损伤被修复，细胞就可以进入有丝分裂(M)并开始分裂。
然而，除了推动细胞周期进入有丝分裂，细胞周期蛋白B1/Cdk1也会在细胞核外移动到线粒体——细胞的发电厂——在细胞最需要能量的时候促进能量的产生。具体来说，细胞周期蛋白B1/Cdk1磷酸化(将能量传递给)一组线粒体蛋白(称为复合体I)，增加细胞器产生ATP的能力，而ATP是大多数细胞活动的动力。这种协调确保细胞有足够的能量进行分裂。
该团队使用小鼠和人类细胞，包括乳腺癌细胞和正常的人类乳腺上皮细胞，来评估细胞周期蛋白B1/ cdk1如何在细胞周期G2/M进程中控制线粒体能量代谢。他们发现细胞周期蛋白B1/Cdk1复合物增加的线粒体蛋白磷酸化促进了能量的产生，而逆转这一过程则减少了能量。
这是第一个证明细胞周期蛋白B1/ cdk1在G2/M转变过程中感知细胞的能量需求并将信息传递给线粒体的证据。这种机制可能是癌症的一个有吸引力的治疗靶点。
“在放射或化疗的压力下，肿瘤细胞可能需要线粒体提供额外的能量来修复DNA损伤，”李说。“如果我们阻断肿瘤细胞中细胞核和线粒体之间的这种通信，并抑制糖酵解(将葡萄糖直接转化为细胞能量，癌细胞的主要细胞燃料)，这可能是治疗癌症的新方法。”
除了使放疗和化疗更有效外，调节细胞能量可能被用来控制肿瘤的生长。
“就像汽车一样，肿瘤需要大量的汽油，”李说。“如果我们减少气体的数量，我们可能会减缓癌症的发展。”
虽然抑制线粒体能量的产生可以控制肿瘤，但促进这一过程可以帮助正常组织中的再生细胞，如肌肉干细胞，修复受损组织，打开一个完全不同的治疗窗口。
具有讽刺意味的是，这个新发现的细胞机制也可以促进科学家之间的交流，因为这项研究结合了两个以前分开的学科:细胞周期和线粒体研究。
“很多人都在研究线粒体，更多的人研究细胞周期，但很少有人研究它们之间的关系，”李说。“在这篇论文中，我们展示了细胞核和线粒体之间的串扰。现在，也许我们可以在这两个研究领域的专家之间进行类似的交流。”
资料来源:加州大学戴维斯分校健康系统
