突破性發現:揭開癌症生長的神秘面紗
一項意外的發現,或許能為科學家提供新的線索,解開癌症發展的謎團,並為對抗癌症帶來新的希望。西北大學的研究團隊發現了一種名為Exportin-1(又稱Xpo1或Crm1)的蛋白質,其功能遠超出過往認知。這種蛋白質存在於所有動植物細胞的細胞核中,過去已知其負責將物質運送出細胞核,但最新研究顯示,它還能在基因轉錄過程中扮演關鍵角色。
基因轉錄是將DNA複製成RNA以啟動基因表現的過程。研究發現,調控這一過程的轉錄因子能將基因引導至核孔複合體,這是控制分子進出細胞核的門戶。Exportin-1在此過程中扮演橋樑的角色,透過將轉錄因子及其調控的基因固定在核孔蛋白上,幫助基因重新定位到細胞核邊緣,從而提升轉錄活性,增強基因表現。
由於Exportin-1在許多癌症和白血病中過度表現,這項研究也提出了新的可能性:這種新發現的功能可能在促進癌症生長中扮演重要角色。領導這項研究的分子生物學教授Jason Brickner表示,這項研究為他20年前發現的現象提供了分子層面的解釋——當基因被啟用時,它們會移動到細胞核的周邊。
Brickner在西北大學溫伯格文理學院分子生物學系長達20年的研究,主要聚焦於酵母菌。他指出,酵母菌是真核細胞的絕佳模型,因為其細胞核中的許多特徵普遍存在於所有植物、動物和真菌中。由於Exportin-1存在於這些生物中,它與基因組的互動方式可能適用於所有真核生物。
這支跨學科、跨機構的研究團隊運用多種方法,包括單分子追蹤、活細胞染色質定位、全基因組定位和生物化學分析,來釐清Exportin-1在酵母菌中的具體功能。這項意外發現已發表於《分子細胞》期刊,並可能為其他科學家開發新型藥物提供助力,這些藥物有望抑制癌症生長,同時不損害健康的細胞功能。
西北大學博士研究生、論文第一作者Tiffany Ge指出,Exportin-1在許多白血病和癌症中過度表現,由於它與基因組結合,可能透過改變轉錄來促進腫瘤生成。目前,Exportin-1抑制劑被用於對一線或二線化療無效的患者,但這些療法毒性極強,且副作用眾多,因為它們阻斷了所有核輸出,這是細胞的基本功能。
對Exportin-1雙重角色的重新理解,提出了其過度表現可能透過增強細胞分裂相關基因的表現來促進癌症發展的可能性。若能僅抑制這一過程而不影響核輸出,或許能開發出更有效的藥物。然而,Exportin-1在轉錄中的角色是否同樣關鍵,以及是否會導致藥物產生類似的毒性,目前尚未經過測試。
在考慮藥物開發之前,研究團隊希望確認轉錄因子與Exportin-1之間的互動是否普遍適用於不同物種,並進一步定義分子互動的具體細節。
這項研究由美國國家衛生研究院(NIH)和國家科學基金會的預博士獎學金提供支援。