有些细胞赢了,有些细胞输了,但还有一些细胞在欺骗
从蠕虫到人类,多细胞生物中的单个细胞经常被命令为了更大的利益而死亡。无论细胞是被病原体感染还是存在危险的突变,生物都发展出了复杂的细胞自杀和杀人系统,以消除威胁细胞。
生物体如何决定哪些细胞必须被清除?通常,这个决定归结为细胞之间的健康竞争。这些竞赛发生在邻近的细胞中,衡量每个细胞的质量,将某些细胞视为“赢家”,并排除不太健康的“输家”细胞。
但有些细胞可以欺骗自己,让自己看起来像赢家,让自己茁壮成长,而牺牲了邻居的利益新的研究由劳拉·约翰斯顿博士他是哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院遗传学与发展学教授。
更多地了解细胞是如何欺骗的,可以让研究人员更好地了解新生癌细胞是如何秘密地接管健康组织的。
细胞如何竞争
控制细胞竞争的第一个系统是通过研究果蝇的翅膀发育发现的。在实验室中很容易操纵机翼的发展,研究人员可以很容易地跟踪他们的操纵的影响的微小细节。
为了进一步了解果蝇细胞如何竞争,约翰斯顿创造了“超级竞争”细胞——通过激活一种名为Myc的基因,这种细胞总是获胜。Myc被广泛认为是人类的致癌基因。尽管Myc基因突变的细胞会在竞争中输给正常细胞,但具有额外Myc活性的细胞却会相反,击败正常细胞。
约翰斯顿实验室之前通过使用Myc超级竞争细胞,识别出了许多在发育果蝇翅膀的竞争中用来消除失败细胞的蛋白质。
这项主要由博士生拉尔·阿尔帕(Lale Alpar)完成的新研究提供了重要的新见解,包括蛋白质来自哪里,它们如何被激活,以及细胞如何感知它们相对于邻居的健康水平。
有些细胞通过作弊来获胜
但他们也了解到,所谓的“超级竞争”细胞获胜是因为它们作弊。
在约翰斯顿研究的细胞竞争类型中,细胞通过释放指示其他细胞自杀的蛋白质来调查其邻居的健康状况。所有的细胞都有接收这些信号的受体,强健的细胞可以忽略这些信号,而不健康的细胞则屈服于这些指令。
Myc的超级竞争细胞通过分泌额外数量的自杀信号来欺骗,这可能会危及Myc细胞本身。但与此同时,Myc细胞产生的受体较少,使自己对自杀信号充耳不闻。附近的正常细胞被自杀信号淹没并死亡,这使得Myc细胞在组织中扩展它们的地盘。
“Myc细胞是完美的骗子;它们基本上可以制造出激活自杀信号的成分,同时又拒绝信号,”约翰斯顿说。
欺骗细胞和癌症
细胞竞争被认为是肿瘤中经常发生的现象,类似的机制可能有助于推动细胞竞争。
约翰斯顿说:“癌症基本上是一种细胞健康状况不同的疾病。”她补充说,非常早期的恶性肿瘤细胞将受益于消除正常的邻居,这可以帮助它们接管更多的组织。
她说,检测这一过程的测试可能会在肿瘤失控之前就揭示出来。
参考文献
更多的信息
纸”,Cell Competition中Spätzle/Toll Signaling的空间限制性调控发表在9月24日的《发育细胞》(Developmental Cell)杂志上。
Cora Bergantiños博士也对这项工作做出了贡献(哥伦比亚大学欧文医学中心)。
两位作者宣称没有相互竞争的利益。
这项研究是由美国国立卫生研究院资助的RO1GM078464和R01CA192838)和白血病及淋巴瘤协会。