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PNAS:震惊!视网膜细胞竟然和癌细胞高度相似?

来源:本站原创 2019-02-24 13:43

2019年2月24日讯 /生物谷BIOON /——一个健康的视网膜细胞有多像一个肿瘤细胞呢?它会劫持一个产能的化学反应去大量生产需要的分子元件。当肿瘤细胞这样做的时候,它用这些分子元件去促使自身的生长和转移。但是当视网膜细胞这样做时,它们会更新眼睛中的光感受器膜用于维持我们的视觉敏锐。


图片来源:PNAS

西弗吉尼亚大学(WVU)的科学家Jianhai Du正在剖析视网膜如何完成这个过程。他的最新发现于近日发表在《PNAS》上。“我们吃葡萄糖并将之作为主要的能量来源。”Du说道,他是WVU医学院生物化学系和眼科及视觉科学系副教授。通过多步的化学反应,我们身体内的任何细胞都可以将葡萄糖转化为能源物质,细胞中的线粒体会将之燃烧转化为能量。而只有低于20%的葡萄糖被用于生产新细胞的原料。

“但是在肿瘤细胞中,这几乎是完全相反的。”Du说道。肿瘤细胞会改变它们化学反应的方式,将大多数葡萄糖转化为肿瘤的基本组成部分。“就像它们在修建不同的房子一样。当你建房子的时候,你需要像木头和水泥这样的基本材料。当肿瘤生长时,它需要膜、脂质和核苷酸。”视网膜细胞也以相似的方式利用葡萄糖,只是不是用于维持肿瘤生长和转移,它们将这些原料用于生产新的光感受器外膜,用于替换旧的受损的膜。

Du和他的研究团队怀疑一个叫做线粒体丙酮酸载体1(mitochondrial pyruvate carrier 1,MPC1)的蛋白质在这个过程中扮演着关键角色。MPC1对于葡萄糖衍生物丙酮酸转运到线粒体的过程至关重要,丙酮酸随后会被燃烧用于产能。但是在癌细胞中,MPC1的水平降低,这是因为细胞不希望丙酮酸进入线粒体。

研究人员使用动物模型研究了MPC1和视网膜健康是否有关以及如何关联。他们还测试了进入视网膜线粒体的少量丙酮酸是否重要。研究团队敲除了他们的一些动物模型中的所有MPC1,而剩下的动物模型则维持完整。

“我们发现正在被线粒体利用的少量的葡萄糖对于线粒体功能、光感受器功能以及生存活能力很重要。”Du说道。研究人员还发现MPC1缺陷的动物模型视觉严重受损。和表达MPC1的模型相比,它们的光感受器功能不足前者的一半。该研究团队还发现MPC1敲除会导致视网膜退化。此外,这会以一种非常非常独特的方式损伤视网膜线粒体的结构。

“发生年龄相关的黄斑变性的一个重要因素就是线粒体无法正常工作。但是人们不知道到底是什么导致了这个现象,目前也没有有效的疗法可以治疗。”Du说道。Du的研究也许为这种疾病的产生以及医生如何进行治疗带来了一丝曙光。他和他的同事正在进行实验以确定脂肪是否也可以作为不能正常利用葡萄糖的视网膜线粒体的一种能源替代物。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

Allison Grenell et al. Loss of MPC1 reprograms retinal metabolism to impair visual function, Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073/pnas.1812941116

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