eLife:细胞真是“成精了”,它能模仿人类交流方式,一旦“关系”破裂,癌症和糖尿病都找上门

2021-07-22 生物探索 生物探索

一种控制细胞生长和存活的通讯途径,可能为开发治疗癌症和糖尿病等疾病提供新的思路。

人际关系需要有效沟通来维系,人体微环境亦如此,为了让机体正常运作,细胞必须不断的利用信号分子“相互交流”,如果沟通不畅,机体便会出现“故障”。因此,细胞间沟通无碍是保证机体健康的必要条件。

近日,澳大利亚悉尼研究大学领导的科研团队确定了一种控制细胞生长和存活的通讯途径,可能为开发治疗癌症和糖尿病等疾病提供新的思路。相关研究成果以为题Akt phosphorylates insulin receptor substrate to limit PI3K-mediated PIP3 synthesis发表在eLife杂志上。

细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。主要有三种途径,第一种主要通过化学信号分子,这是动物和植物最普遍采用的通讯方式;第二种通过相邻细胞表面分子的粘着;第三种通过细胞与细胞外基质的粘着。

显而易见,人体细胞主要通过第一种方式交流。但正如天线故障会导致电视图像乱码一样,这些化学信号分子同样会出现信号失真现象,一旦相关信息丢失,最终的结果只能是灾难性的!因此为了规避风险,只有排查出信号传递过程中的易错因素,才能对症下药。

众所周知,胰岛素作为一种有效的生长信号,其分泌量会在人体进食后提升,促进肌肉和脂肪细胞中血糖的生成。当胰岛素与机体细胞表面的受体结合后,就会开启信号传导通路,使细胞从血液中吸收葡萄糖。

PI3K/AKT信号通路

由于PI3K/AKT信号通路与胰岛素抵抗联系密切,对真核细胞的存活至关重要。因此,PI3K/AKT通路的严格调控对机体健康至关重要。当胰岛素介导的PI3K/AKT信号传递过程出现“通讯中断或不稳定”时,就会导致糖尿病等疾病的发生。相反,若是该信号不能完全关闭,就会诱发癌症。

为了解决这一难题,研究人员开始寻找能控制该信号稳定传导的机制。在这项最新的研究中,科研人员使用计算机模拟胰岛素信号通路发现了一种从“ Akt 到 IRS1/2”的敏锐、强大的负反馈新机制。

端胰岛素信号传导的机制模型

该机制以磷酸肌醇 3-激酶 (PI3K)信号通路的主要组分“Akt”为中心,充当一种避免信号出现不稳定现象的“故障保险”,类似于加热器或烤箱中的恒温器,一旦达到合适的温度就会关闭加热程序,从而有效避免胰岛素信号过度激活,抑制肿瘤的生长。

负反馈调节依赖于 Akt

该研究的通讯作者之一、澳大利亚悉尼悉尼大学生命与环境科学学院的James G Burchfield博士表示:“由于人体内的信号系统十分敏感,因此目前市面上的一些抗癌药物可能会损害其细胞机制,甚至促进肿瘤的生长、增加其耐药性,因此,相对于这个信号系统来说,我们还有许多谜团有待揭开,从而有助于找到更有利于人体的抗癌良方。”

未来,期待科研人员能进一步探索出该细胞通讯途径与癌症耐药性的相关机制,将其应用到癌症治疗当中,优化治癌方略。

原始出处:

Alison L Kearney et al. Akt phosphorylates insulin receptor substrate to limit PI3K-mediated PIP3 synthesis, eLife (2021). DOI: 10.7554/eLife.66942.

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