Cell：新陳代謝與表觀遺傳關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)
日期：2014-07-07 09:06:25
來自阿爾伯塔大學(xué)醫(yī)學(xué)與牙科學(xué)院的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了，新陳代謝與DNA調(diào)控相關(guān)聯(lián)的一條新途徑。這些研究結(jié)果對(duì)于了解包括癌癥在內(nèi)的許多常見疾病可能具有重要的意義。這一研究發(fā)表在7月3日的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。
在細(xì)胞核中DNA纏繞著稱之為組蛋白的特殊蛋白質(zhì)。通常情況下，組蛋白使得DNA緊密包裝，阻止了基因表達(dá)和DNA復(fù)制，后兩者是細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂的必要條件。為了讓這些至關(guān)重要的功能得以執(zhí)行，需要由一種叫做乙酰輔酶A（acetyl-CoA）的關(guān)鍵分子提供乙酰基，附著到組蛋白上對(duì)其進(jìn)行修飾。這種附著使得DNA松弛,允許DNA復(fù)制和基因表達(dá)。這一稱作為“DNA表觀遺傳調(diào)控”的機(jī)制對(duì)于正常的功能，以及心臟衰竭或癌癥等常見疾病均極為重要。然而直到現(xiàn)在，對(duì)于細(xì)胞核生成組蛋白乙酰化所需的乙酰輔酶A的機(jī)制仍不清楚。
在醫(yī)學(xué)系博士后研究人員Gopinath Sutendra和Evangelos Michelakis教授的領(lǐng)導(dǎo)下，這一研究小組發(fā)現(xiàn)過去被認(rèn)為僅定位在線粒體內(nèi)的一種酶: 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體(PDC)實(shí)際上可以進(jìn)入到細(xì)胞核中，完成它在線粒體中所做的事情：生成乙酰輔酶A。在線粒體中時(shí)，PDC利用我們飲食中的碳水化合物來生成乙酰輔酶A是為了產(chǎn)生能量。而在細(xì)胞核中，PDC生成乙酰輔酶A是為了實(shí)現(xiàn)組蛋白乙酰化。
Sutendra說：“一種酶從一個(gè)細(xì)胞器跳躍到另一個(gè)細(xì)胞器中，這真是聞所未聞，我們的結(jié)果相當(dāng)?shù)捏@人。我們?cè)鞠霗z測(cè)線粒體中乙酰輔酶A的水平和PDC,因?yàn)槲覀冋J(rèn)為它們存在于那里。然而偶然地我們同時(shí)得到了分離出的細(xì)胞核，我們?cè)诩?xì)胞核中看到了PDC。因此我們提出了疑問，‘PDC在那里做什么？’一切由此開始。”
Michelakis 說：“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，盡管早就認(rèn)識(shí)到了組蛋白乙酰化在細(xì)胞生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的重要性，盡管許多人付諸了努力來開發(fā)調(diào)控組蛋白乙酰化的藥物，對(duì)于細(xì)胞核中乙酰輔酶A的來源卻仍不清楚。有時(shí)候一些重要的生物學(xué)問題的答案就在我們身邊，等待著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。”
該研究小組發(fā)現(xiàn)PDC易位到細(xì)胞核中使得癌細(xì)胞以更快的速度生長(zhǎng)，這一發(fā)現(xiàn)或許可促成抗癌戰(zhàn)爭(zhēng)其他的一些策略。由于這些研究結(jié)果與一般情況下我們的DNA調(diào)控有關(guān)，這項(xiàng)研究有可能對(duì)于表觀遺傳調(diào)控起至關(guān)重要作用的、許多生理和病理情況產(chǎn)生更廣泛的影響。“發(fā)現(xiàn)將能量生成（新陳代謝過程）與基因調(diào)控聯(lián)系在一起的這一新信號(hào)通路，我們感到非常的興奮，”研究人員說。
