科学

打破常规:癌细胞从健康细胞获取线粒体DNA

字号+环球科技观光团 来源:果壳网 2015-01-14 20:51 我要评论() 收藏成功收藏本文

(莫名0917/译)新西兰马拉格汉研究中心的迈克·贝里奇教授(Mike Berridge)领导的小组是世界上第一个发现线粒体DNA能在动物肿瘤细胞间移动的团队。他们的文章上周发表在《细胞》杂志的子刊《细胞-代谢》(Cell Metabolism)上。

“在除复制过程以外的时间里,高等生物的基因通常被认为是受限在胞内的。我们的发现颠覆了这一学说。事实上,线粒体基因在不同细胞之间的传递可能是一个普遍的生物现象。”贝里奇教授说,这项具有里程碑意义的发现会打开一个全新的研究领域。

缺陷的线粒体DNA是接近200种疾病的病因,并且还与更多其他疾病有所关联。贝里奇的这项研究为理解包括癌症在内的人类疾病奠定了重要基础。这还可能开创一个合成线粒体DNA的新领域,用个人化的线粒体DNA替换缺陷基因。

在除去了线粒体DNA的乳腺癌和黑色素瘤小鼠模型中,肿瘤组织会从周围正常组织中获取替代DNA。在得到新的DNA后,癌细胞便会继续形成肿瘤块扩散到身体其他部位。虽然其他研究小组此前在实验室里已经发现了线粒体DNA能在细胞间移动,但是马拉格汉这个小组是第一个在肿瘤动物模型中发现这个传递的。

左图:暗场图像凸显了被荧光染色的线粒体的传递。右图:明场下,有足够的光线可以看到连接的纳米级管道。图片来源:malaghan.org.nz

贝里奇教授说,要不是他的研究组同事谭安(音译)有超凡的耐心,他们也不可能有这个发现。“大家普遍认为肿瘤细胞没有线粒体DNA就不会再生长,正常人做该实验通常都在进行一周后就会停止——那时还不会观察到这种现象。但是谭持续监测了它们不止一个月,最终看到了肿瘤开始继续生长。”

该小组面临的下一个挑战是找到这个现象是如何实现的。“一开始,我们以为是细胞学会了在不需要线粒体DNA的情况下生长。但是当我们在一次会议上报告了这项研究后,一个知名科学家问我们有没有检测生长的细胞是否含有线粒体DNA。我们当时还没有检测。”

随后,一个简单的实验证实了线粒体DNA的存在。他们和国际上的合作者们进行了大规模的分子、生化和蛋白质的分析,证明这些线粒体DNA事实上是从非肿瘤组织中获取的。他们还利用最新的基因测序技术证实,肿瘤细胞新获取的线粒体DNA和肿瘤中原有的不一致,但和周围的非肿瘤细胞中的线粒体DNA相同。

“在身体中这似乎是一个基础的生理机制,因为缺少研究工具,之前从未有人发现。这个新现象对肿瘤形成是否重要尚不清楚,但是我们对继续研究这种传递是否广泛地在全身发生很感兴趣。初步的证据显示,它可能在大脑中普遍发生。“

每个线粒体内都有很多线粒体DNA拷贝,它们是小型的环状DNA,与细菌基因组类似。这些DNA编码着在线粒体机器中的关键蛋白,这些蛋白将来自食物的能量转换成某种化学能——这些能量对于大脑和肌肉的功能尤其重要。

核DNA编码人的基本遗传指令,包括诸如一个人的头发颜色、身高和性别这样的特征。线粒体DNA与核DNA无关,它们只遗传自母亲——利用这个特点,科学家得以追溯六七万年前生活在非洲的,所有现代人的共同祖先。(编辑:Calo)

参考文献:

  1. Tan, An S., et al. "Mitochondrial Genome Acquisition Restores Respiratory Function and Tumorigenic Potential of Cancer Cells without Mitochondrial DNA." Cell metabolism 21.1 (2015): 81-94.

文章题图:Cell metabolism

 
 
 
 

编译来源

Malaghan Institute,Extraordinary gene transfer between cells observed
每日一笑

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