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Cell 子刊:生物钟紊乱和癌症发展密切相关

来源:生物谷 2016-08-03 11:00

2016年8月3日讯/生物谷BIOON/--有关癌症危险因素的大型研究发现,夜班工作的人会增加患癌几率。麻省理工学院的生物学家已经发现解释这种高风险的可能原因。

在人类和其他生物体中,生物钟通过光来调节人体生理学的关键时间,从而控制细胞新陈代谢和分裂等活动。在一项小鼠研究中,控制细胞昼夜规律的两个基因也可对肿瘤有抑制功能。

这两种基因缺失或中断正常的明暗交替周期就会导致其肿瘤抑制功能下降,使得肿瘤不断发展。

“不管你以什么方式扰乱生物钟似乎都会促进肿瘤发生。”Thales Papagiannakopoulos说。

打破生物钟

人类的昼夜规律生物钟位于大脑的视交叉上核(SCN)中,它可以接收来自视网膜光的信息。视交叉上核通过激素和其他信号分子将这一信息传递给体内细胞。

在细胞内,一个称为Bmal1的基因负责打开其它控制生理活动的基因,包括一个叫Per2的基因。通常由这些基因编码的蛋白质会在整整一天内摆动不定,但当正常的明暗周期中断时这些摆动就会消失。

“细胞需要光信号,就像时钟的重置按钮一样。当你失去这些信号时,你的身体每一个细胞就失去了正常的周期。”助理教授Papagiannakopoulos说。

Papagiannakopoulos和其他研究人员进行了一项实验,他们将小鼠暴露于两种不同的明暗时间表中观察其结果。一组小鼠进行正常时间表,它们经历12小时的白天再经历12小时的黑暗,而其它小鼠进行“时差”计划表:每隔两到三天,它们就被暴露于额外的8小时的光亮中。这种“时差表”模仿人类夜班工作或穿越多个时区的情况。

相比正常组的小鼠,“时差表”组小鼠肿瘤的增长速度加快。

在他们的第二次实验中,研究人员把小鼠放置在正常的明暗时间表中,但是敲除它们的Bmal1与Per2基因。这些小鼠的肿瘤增长速度与“时差表”组小鼠的状态相似。

Joseph Takahashi说这项研究提供了癌症和生物钟功能障碍之间的一种重要关系。

麻省理工学院的研究人员分析了人类肺肿瘤样本,他们发现相同的病人体内,相比正常肺组织,肿瘤组织中有更低水平的Bmal1 和Per2基因表达。肿瘤活性最旺盛时期这些基因的水平最低。(生物谷Bioon.com)

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Circadian Rhythm Disruption Promotes Lung Tumorigenesis

Thales Papagiannakopoulos1, 4, Matthew R. Bauer1, Shawn M. Davidson1, 2, Megan Heimann1, Lakshmipriya Subbaraj1, 2, Arjun Bhutkar1, Jordan Bartlebaugh1, 2, Matthew G. Vander Heiden1, 2, Tyler Jacks1, 2, 3, ,

Circadian rhythms are 24-hr oscillations that control a variety of biological processes in living systems, including two hallmarks of cancer, cell division and metabolism. Circadian rhythm disruption by shift work is associated with greater risk for cancer development and poor prognosis, suggesting a putative tumor-suppressive role for circadian rhythm homeostasis. Using a genetically engineered mouse model of lung adenocarcinoma, we have characterized the effects of circadian rhythm disruption on lung tumorigenesis. We demonstrate that both physiologic perturbation (jet lag) and genetic mutation of the central circadian clock components decreased survival and promoted lung tumor growth and progression. The core circadian genes Per2 and Bmal1 were shown to have cell-autonomous tumor-suppressive roles in transformation and lung tumor progression. Loss of the central clock components led to increased c-Myc expression, enhanced proliferation, and metabolic dysregulation. Our findings demonstrate that both systemic and somatic disruption of circadian rhythms contribute to cancer progression.

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