Cell綜述：蛋白合成差異與組織穩態

日期：2014-10-20 13:11:43

蛋白質合成（protein synthesis）是指生物按照從脫氧核糖核酸（DNA）轉錄得到的信使核糖核酸（mRNA）上的遺傳信息合成蛋白質的過程，這個過程雖說保守性高，但是包括體細胞，干細胞在內多種細胞也具有不同的調控方式，可以說是具有細胞類型特異性。這些差異對于構建和維持細胞識別，細胞功能和組織穩態，抑制腫瘤作用等多種差異具有重要意義。

近期Cell雜志以“Cellular Differences in Protein Synthesis Regulate Tissue Homeostasis”為題，介紹了這一方面的研究進展，并概述了不同細胞蛋白合成對組織平衡，以及抑癌和促癌的影響。

比如來自加州大學的研究人員發現Myc能加強蛋白合成，使得細胞的形態增大，并且加劇細胞分裂，使細胞變為不依賴細胞分裂周期靶位而無限制復制下去。此外，當蛋白過度合成的情況得到緩解恢復正常水平后，過度表達Myc的癌前細胞就會被機體的細胞凋亡程序清除干凈。

Myc致癌基因具有調控幾種蛋白的合成，包括核糖體蛋白，翻譯起始因子蛋白，RNA聚合酶Ⅲ和核糖體DNA。Myc致癌基因增強這些蛋白的表達量會導致發生一系列的癌變。

在核糖體進入位點上有個蛋白合成的“開關”，Myc活動過強就會導致這個開關不受控制，導致細胞無限制地有絲分裂，發生癌變。細胞內也發生一系列變化，基因組失去穩定性。

這表明翻譯控制發生的變化會影響基因表達，基因組的穩定性，翻譯控制發生變化還可能誘發細胞癌變。

還有此前來自劍橋大學Welcome-Trust干細胞研究所等處的研究人員揭示出了胚胎干細胞維持多能性和進行分化的一種博弈機制，指出在從去穩定基態多能性轉變為細胞系分化提交的過程中，存在一種細胞內源性作用機制。

研究結果表明，在從去穩定基態多能性轉變為細胞系分化提交的過程中，存在一種細胞內源性作用機制，并且Tfe3階段特異性亞細胞重定位，則表明Flcn-Fnip1/2有助于體內多能性外胚層的發育。

另外關于腫瘤與癌癥，一項研究發現人類細胞中一種特異的蛋白質高水平與腫瘤生長相關，這種蛋白就是真核起始因子 4E（eukaryotic initiation factor 4E， eIF4E ）。

eIF4E 蛋白是細胞信號通路中最重要的一個起始因子，細胞中大量的能量都參與調控了它的水平和利用率?？茖W家在研究 mRNA 鏈起點的某一區域時發現許多促癌 mRNA 的該區域遠比典型 mRNA 要復雜得多。對于這些促癌變異體，在核糖體結合并開始將遺傳密碼翻譯為氨基酸，構建我們的細胞蛋白之前，必須先解開 mRNA 起點的這一高度打結的區域（knotted region）。

通常，這一打結的區域可以阻止大多數的核糖體啟動這一過程，因此促癌 mRNAs 無法得到有效的翻譯。但當存在高水平的 eIF4E 時，4E 結合一種復合物激活另一個蛋白 4A，4A 能夠隨后解開這個結，將遺傳密碼翻譯為蛋白質，觸發腫瘤生長。