Cell Metabolism：打破常规：癌细胞从健康细胞获取线粒体DNA
2015-01-15 佚名 环球科技观光团
新西兰马拉格汉研究中心的迈克·贝里奇教授（Mike Berridge）领导的小组是世界上第一个发现线粒体DNA能在动物肿瘤细胞间移动的团队。他们的文章上周发表在《细胞》杂志的子刊《细胞-代谢》（Cell Metabolism）上。 “在除复制过程以外的时间里，高等生物的基因通常被认为是受限在胞内的。我们的发现颠覆了这一学说。事实上，线粒体基因在不同细胞之间的传递可能是一个普遍的生物现象。”贝里奇
新西兰马拉格汉研究中心的迈克·贝里奇教授（Mike Berridge）领导的小组是世界上第一个发现线粒体DNA能在动物肿瘤细胞间移动的团队。他们的文章上周发表在《细胞》杂志的子刊《细胞-代谢》（Cell Metabolism）上。
“在除复制过程以外的时间里，高等生物的基因通常被认为是受限在胞内的。我们的发现颠覆了这一学说。事实上，线粒体基因在不同细胞之间的传递可能是一个普遍的生物现象。”贝里奇教授说，这项具有里程碑意义的发现会打开一个全新的研究领域。
缺陷的线粒体DNA是接近200种疾病的病因，并且还与更多其他疾病有所关联。贝里奇的这项研究为理解包括癌症在内的人类疾病奠定了重要基础。这还可能开创一个合成线粒体DNA的新领域，用个人化的线粒体DNA替换缺陷基因。
在除去了线粒体DNA的乳腺癌和黑色素瘤小鼠模型中，肿瘤组织会从周围正常组织中获取替代DNA。在得到新的DNA后，癌细胞便会继续形成肿瘤块扩散到身体其他部位。虽然其他研究小组此前在实验室里已经发现了线粒体DNA能在细胞间移动，但是马拉格汉这个小组是第一个在肿瘤动物模型中发现这个传递的。
左图：暗场图像凸显了被荧光染色的线粒体的传递。右图：明场下，有足够的光线可以看到连接的纳米级管道。图片来源：malaghan.org.nz
贝里奇教授说，要不是他的研究组同事谭安（音译）有超凡的耐心，他们也不可能有这个发现。“大家普遍认为肿瘤细胞没有线粒体DNA就不会再生长，正常人做该实验通常都在进行一周后就会停止——那时还不会观察到这种现象。但是谭持续监测了它们不止一个月，最终看到了肿瘤开始继续生长。”
该小组面临的下一个挑战是找到这个现象是如何实现的。“一开始，我们以为是细胞学会了在不需要线粒体DNA的情况下生长。但是当我们在一次会议上报告了这项研究后，一个知名科学家问我们有没有检测生长的细胞是否含有线粒体DNA。我们当时还没有检测。”
随后，一个简单的实验证实了线粒体DNA的存在。他们和国际上的合作者们进行了大规模的分子、生化和蛋白质的分析，证明这些线粒体DNA事实上是从非肿瘤组织中获取的。他们还利用最新的基因测序技术证实，肿瘤细胞新获取的线粒体DNA和肿瘤中原有的不一致，但和周围的非肿瘤细胞中的线粒体DNA相同。
“在身体中这似乎是一个基础的生理机制，因为缺少研究工具，之前从未有人发现。这个新现象对肿瘤形成是否重要尚不清楚，但是我们对继续研究这种传递是否广泛地在全身发生很感兴趣。初步的证据显示，它可能在大脑中普遍发生。“
每个线粒体内都有很多线粒体DNA拷贝，它们是小型的环状DNA，与细菌基因组类似。这些DNA编码着在线粒体机器中的关键蛋白，这些蛋白将来自食物的能量转换成某种化学能——这些能量对于大脑和肌肉的功能尤其重要。
核DNA编码人的基本遗传指令，包括诸如一个人的头发颜色、身高和性别这样的特征。线粒体DNA与核DNA无关，它们只遗传自母亲——利用这个特点，科学家得以追溯六七万年前生活在非洲的，所有现代人的共同祖先。
原始出处
Tan AS1, Baty JW1, Dong LF2, Bezawork-Geleta A2, Endaya B2, Goodwin J2, Bajzikova M3, Kovarova J3, Peterka M3, Yan B2, Pesdar EA2, Sobol M4, Filimonenko A4, Stuart S5, Vondrusova M3, Kluckova K3, Sachaphibulkij K2, Rohlena J3, Hozak P4, Truksa J3, Eccles D1, Haupt LM5, Griffiths LR5, Neuzil J6, Berridge MV7.Mitochondrial Genome Acquisition Restores Respiratory Function and Tumorigenic Potential of Cancer Cells without Mitochondrial DNA.Cell Metab. 2015 Jan 6;
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