麻省理工学院的一项新研究指出，一类RNA结合蛋白参与癌症调控，尤其是某种乳腺癌亚型。这些被称为Musashi蛋白的蛋白质能够迫使细胞进入一种与增殖增强相关的状态。
生物学家此前发现，这种转变常见于癌细胞，也会在胚胎发育过程中发生，其受转录因子控制——转录因子是能够开启或关闭基因的蛋白质。然而，麻省理工学院这项新研究表明，RNA结合蛋白也发挥着重要作用。人体细胞中约有500种不同的RNA结合蛋白，它们通过调控信使RNA来影响基因表达；信使RNA是将DNA指令传递给细胞其他部分的分子。
“最新发现表明，在人类细胞以及哺乳动物细胞中，RNA加工过程非常普遍，”麻省理工学院近期获得博士学位、也是这篇新论文的主要作者之一的Yarden Katz说。“RNA会在细胞内的多个环节接受加工，这为RNA结合蛋白在每个环节调控RNA提供了机会。我们非常希望了解这类尚未得到充分研究的RNA结合蛋白，以及它们如何调控细胞状态转变。”
中国农业大学的Feifei Li也是这篇论文的主要作者。论文发表于期刊 eLife ，日期为12月15日。论文的资深作者是麻省理工学院生物学教授Christopher Burge和Rudolf Jaenisch，以及中国农业大学的Zhengquan Yu。
控制细胞状态
在这项研究之前，科学家对Musashi蛋白的功能知之甚少。这些RNA结合蛋白过去常被用来识别神经干细胞，因为它们在这类细胞中含量非常丰富。研究人员也在包括胶质母细胞瘤在内的肿瘤中发现了它们；胶质母细胞瘤是一种侵袭性很强的脑癌。
“通常，它们标记的是干细胞和祖细胞，但在癌症中它们会被激活。这引起了我们的兴趣，因为这表明它们可能会使癌细胞处于一种分化程度较低的状态，”Katz说。
为研究这一可能性，Katz调节了神经干细胞中Musashi蛋白的水平，并测量其对其他基因的影响。他发现，受Musashi蛋白影响的基因与上皮—间质转化（EMT）有关。这一过程会使细胞失去彼此黏附的能力，并开始侵入其他组织。
研究表明，EMT在乳腺癌中十分重要，因此研究团队进一步考察了非神经组织癌症中的Musashi蛋白。他们发现，在一种称为管腔B型肿瘤的乳腺肿瘤中，Musashi蛋白的表达水平最高。这类肿瘤不会发生转移，但侵袭性强、生长迅速。
研究人员在实验室培养的乳腺癌细胞中敲低Musashi蛋白后，细胞被迫脱离上皮状态。此外，如果人为提高间质细胞中的这类蛋白水平，细胞就会转变为上皮状态。这表明，Musashi蛋白负责使癌细胞维持在具有增殖能力的上皮状态。
“这些蛋白似乎确实在调控这种细胞状态转变；其他研究已表明，这种转变非常重要，尤其是在乳腺癌中，”Katz说。
胚胎发育与癌症
研究人员发现，Musashi蛋白会抑制一个名为Jagged1的基因，而该基因会调控Notch信号通路。Notch信号在胚胎发育期间促进神经元细胞分裂，在癌症中也发挥着重要作用。
Jagged1受到抑制时，细胞会被锁定在上皮状态，活动能力也大幅降低。研究人员发现，在正常乳腺发育过程中，Musashi蛋白也会抑制Jagged1，而不仅仅是在癌症中如此。当正常乳腺中过度表达这类蛋白时，细胞进行乳腺组织发育所需的健康EMT的能力会下降。
康涅狄格大学遗传学与发育生物学教授Brenton Graveley说，令他惊讶的是，Musashi蛋白通过控制细胞中相对少量的基因，竟能产生如此大的影响。“多年来，人们一直认为Musashi蛋白值得研究，但直到现在，还没有人真正弄清楚它们究竟在做什么，尤其是从全基因组层面来看，”他说。
研究人员目前正试图弄清楚，通常在胚胎发育结束后关闭的Musashi蛋白，如何会在癌细胞中重新开启。“我们研究了这种蛋白的作用，但对它如何受到调控知之甚少，”Katz说。
他说，目前判断Musashi蛋白是否适合作为抗癌药物靶点还为时过早，但它们或许可以作为诊断标志物，帮助判断癌细胞处于何种状态。“现阶段，这项工作更多是为了了解癌症的细胞状态并进行诊断，而不是治疗，”他说。
这项研究由美国国立卫生研究院资助。
本文由 麻省理工学院新闻合作发布。本文的发表并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Anne Trafton是麻省理工学院新闻的特邀撰稿人。
图片：2009年2月25日，在印度东部城市西里古里郊外的一家癌症医院——北孟加拉肿瘤中心，一名放射科医生正在查看一位接受癌症预防体检的患者的脑部X光片。路透社/Rupak De Chowdhuri。
