弗吉尼亞理工大學(xué)研究所的科學(xué)家們?yōu)槔斫饧?xì)胞在發(fā)育、傷口愈合和癌癥擴(kuò)散過(guò)程中如何改變彼此間的交流增加了一個(gè)新的維度。

我們對(duì)單個(gè)細(xì)胞如何從現(xiàn)有的遺傳指令中動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成有了新的認(rèn)識(shí)。

當(dāng)組織生長(zhǎng)或愈合時(shí)，上皮細(xì)胞的外層呈現(xiàn)出細(xì)胞遷移的特征，通過(guò)改變它們的大小和行為，并充當(dāng)其他類型細(xì)胞，而且多是對(duì)修復(fù)有用的多效間充質(zhì)細(xì)胞。這一過(guò)程被稱為上皮間質(zhì)過(guò)渡，即EMT。

“問(wèn)題是，EMT也在各種疾病過(guò)程中被激活，比如纖維化和癌癥轉(zhuǎn)移，”史密斯說(shuō)。幸運(yùn)的是，這些細(xì)胞很容易被操縱。我們開(kāi)發(fā)了一種強(qiáng)大的新工具來(lái)研究這一過(guò)程，幫助我們找到癌癥轉(zhuǎn)移的心臟。我們可以觀察到癌細(xì)胞會(huì)改變它們之間的交流方式，從而變得更具侵入性，分離，并分散到全身。

研究人員還將利用他們的技術(shù)，更好地了解細(xì)胞對(duì)損傷和疾病的反應(yīng)，如心臟病。

Smyth通常研究心肌細(xì)胞之間的通訊，研究重點(diǎn)是一種叫做connexin 43蛋白質(zhì)的作用。連接蛋白在身體的每一個(gè)組織中都能找到。當(dāng)6個(gè)connexin 43蛋白聚集在一起時(shí)，它們形成一個(gè)通道，叫做縫隙連接，通過(guò)這些通道，細(xì)胞相互交流。

從歷史上看，人們認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)的連接蛋白越多，細(xì)胞間的縫隙連接就越多，從而豐富細(xì)胞的交流。

和所有的蛋白質(zhì)一樣，Connexin 43是由RNA編碼的信息合成的，它已經(jīng)讀出了DNA密碼。RNA也可以編碼小片段或connexins 20k的片段，以確保縫隙連接的形成。

“人們認(rèn)為RNA的數(shù)量與connexin蛋白的數(shù)量有關(guān)，但我們現(xiàn)在知道它比這要復(fù)雜得多，”Smyth說(shuō)。“翻譯的蛋白質(zhì)合成點(diǎn)受到細(xì)胞的嚴(yán)格控制，它是動(dòng)態(tài)的，隨著發(fā)展和疾病的變化而變化。”

在本研究中，Smyth發(fā)現(xiàn)在EMT中RNA和connexin的蛋白合成增加，但是細(xì)胞表面的縫隙連接數(shù)量沒(méi)有如預(yù)期的那樣增加。

為了了解原因，Smyth與VTCRI的研究助理教授Lamouille合作。Lamouille也是弗吉尼亞理工大學(xué)科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)研究助理教授，他研究的重點(diǎn)是了解控制癌癥細(xì)胞間相互作用的機(jī)制，以及對(duì)細(xì)胞間通訊的解除控制如何通過(guò)EMT導(dǎo)致癌癥進(jìn)展。

Lamouille說(shuō):“在這項(xiàng)研究中，我們發(fā)現(xiàn)在EMT中，允許細(xì)胞交流的縫隙連接結(jié)構(gòu)的形成被中斷了，盡管connexin的數(shù)量很多。”

正常情況下，細(xì)胞使20k的connexin片段直接將全長(zhǎng)的connexin 43傳遞到細(xì)胞表面，這一過(guò)程被改變，從而損害了縫隙連接的形成。

Smyth和Lamouille假設(shè)在蛋白質(zhì)合成的內(nèi)部翻譯過(guò)程中，connexin (20k)片段被抑制。

研究人員使用VTCRI的超分辨顯微鏡來(lái)檢測(cè)單個(gè)分子，并分析細(xì)胞內(nèi)的連接蛋白。他們發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞的高爾基體中，全長(zhǎng)的connexins被逮捕，這是一種將蛋白質(zhì)包裹在細(xì)胞表面的包裝植物。

為了抑制20K connexin片段的抑制表達(dá)，Smyth利用慢病毒載體使細(xì)胞的RNA產(chǎn)生20K connexin，從而挽救了全長(zhǎng)connexin 43，形成縫隙連接，以及正常的細(xì)胞通訊。

Smyth現(xiàn)在將他在這項(xiàng)研究中所學(xué)到的信息應(yīng)用到心血管疾病中，在那里他看到了同樣的細(xì)胞通訊問(wèn)題。