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更新日期:106年7月26日

醫學院微生物所鄧述諄團隊發現癌症抑制機制榮登Nature Communications

醫學院微生物研究所鄧述諄教授的研究團隊日前發表一篇論文,首度在酵母菌(Saccharomyces)中發現功能類似於哺乳類動物p53的癌症抑制蛋白,與下游相似於p21的細胞週期(cell cycle)調控蛋白及其細部調控機制。該論文於2017年7月4日刊登於科學領域重要國際期刊「自然通訊」(Nature Communications),並受到國際的矚目。

我們在日常生活中常遭遇各種有害物質,而暴露在這些環境裡容易造成細胞的損傷,所以細胞必須爭取時間,並產生有效的修補機制來維持細胞生理的健康及品質。細胞有正常的生長及分裂週期,而此時細胞週期的調控就變得非常的重要。在面對外在環境壓力下,哺乳類p53蛋白會誘導p21蛋白的表現,而p21蛋白透過抑制CDK(cyclin-dependent kinase, CDK)蛋白使得細胞週期停頓在Gap時期 (見圖一),為細胞爭取足夠的時間來面對並修補環境壓力所造成的損害。

生物界自果蠅以下之前並沒有找到p53及p21,但只分析DNA的序列而無法找到相似的蛋白質,並不代表大自然的較低等生物中不存在此調控路徑,只是之前科學家們沒有找到適合的方法去尋找而已,而此實驗室卻在染色體末端損傷時幸運的觀察到了酵母菌Cip1的活化,而開啟了這個研究。

利用繁殖快速、操作容易、且為最簡單真核生物的優勢,鄧述諄實驗室長期以酵母菌為模式生物來研究細胞機制。在本篇研究中博士班學生張雅嵐(見圖一)發現酵母菌一個功能未知的基因Cip1會受到細胞週期調節因子Mcm1與壓力調節因子Msn2/4所共同活化。且在壓力之下,Cip1蛋白會被磷酸化以增強它與G1 cyclin的結合,使得Cip1抑制CDK-G1 cyclin的活性,導致細胞停留在Gap 1時期而不進行DNA的複製(見圖二)。本研究詳細地描述了Cip1在細胞週期中的功能與調控機制。

在正常細胞中,抑癌基因(tumor suppressor gene)的表現能夠有效抑制組織中癌細胞的生長,p53和p21為哺乳動物中最重要的抑癌蛋白,且在大多數的癌細胞中皆能發現p53基因的突變,所以在酵母菌中找到哺乳類p53與p21的功能相似蛋白,是一個令人興奮的發現,將有助於我們了解抑制癌症的細部作用機制。

Website: http://www.nature.com/articles/s41467-017-00080-y

  • 研究圖

    在外在環境壓力下,哺乳類p53蛋白/酵母菌Msn2/4蛋白會誘導p21蛋白/Cip1蛋白的表現,透過抑制CDK蛋白使得細胞週期停頓在Gap時期。

  • 研究圖

    在正常及壓力環境下,Cip1分別受到Mcm1與Msn2/4的調控。在壓力之下,Cip1蛋白的磷酸化增強它與G1 cyclin的結合,抑制CDK-G1 cyclin的活性,導致細胞停留在Gap1時期。

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