我們體內(nèi)的所有細(xì)胞都需要線粒體產(chǎn)生的小分子三磷酸腺苷（ATP）來(lái)提供細(xì)胞代謝、動(dòng)態(tài)變化和生長(zhǎng)所需的能量。較小程度上，特別是在癌細(xì)胞中，ATP也能夠在細(xì)胞質(zhì)中利用葡萄糖降解期間獲得的能量而得以產(chǎn)生。在正常條件下，這些ATP來(lái)源足以滿足細(xì)胞的能量需求。然而，作為對(duì)應(yīng)激誘導(dǎo)的外部信號(hào)或廣泛的DNA損傷作出的反應(yīng)，細(xì)胞需要在全局上對(duì)它的基因表達(dá)模式進(jìn)行重編程，這一過(guò)程需要進(jìn)行大量的染色質(zhì)重塑以便接觸到編碼在DNA中的調(diào)節(jié)信息。

 

細(xì)胞核中的DNA被包裝成染色質(zhì)，能夠阻止接觸到它所攜帶的遺傳信息。為處理應(yīng)激條件和高水平DNA損傷而進(jìn)行的基因表達(dá)全局重編程需要松綁DNA和染色質(zhì)蛋白之間的相互作用。對(duì)染色質(zhì)蛋白進(jìn)行修飾需要消耗大量能量。為了滿足這些特殊需求，細(xì)胞需要額外的能量，因此它需要激活一種新的途徑來(lái)獲得更多的ATP。

 

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自西班牙巴塞羅那科學(xué)技術(shù)研究所基因組調(diào)節(jié)中心（Centre for Genomic Regulation, CRG）、龐培法布拉大學(xué)和羅維拉-威爾吉利大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員**描述細(xì)胞核中的一種新的途徑產(chǎn)生用于染色質(zhì)重塑和基因表達(dá)重編程的能量。他們也鑒定出參與這一過(guò)程每個(gè)步驟的酶的功能，以及這種酶在對(duì)應(yīng)激信號(hào)作出反應(yīng)時(shí)是如何被激活的。他們的結(jié)果將有助人們理解染色質(zhì)重塑機(jī)制，以及染色質(zhì)重塑與DNA損傷和癌癥之間的關(guān)系。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年6月3日那期Science期刊上，論文標(biāo)題為“ADP-ribose–derived nuclear ATP synthesis by NUDIX5 is required for chromatin remodeling”。

 

論文通信作者、CRG團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Miguel Beato說(shuō)，“特殊情況要求采取非比尋常的措施。當(dāng)細(xì)胞需要處理基因表達(dá)全局重編程時(shí)，它們?cè)诩?xì)胞核內(nèi)需要大量能量。在這種情形下，細(xì)胞阻斷線粒體和細(xì)胞質(zhì)ATP產(chǎn)生，以便將注意力聚焦在細(xì)胞核中的這種主要任務(wù)上?！?

 

研究人員發(fā)現(xiàn)作為染色質(zhì)解壓縮和DNA損傷修復(fù)中的主要作用物之一，聚腺苷二磷酸核糖（poly-ADP-ribose, PAR）是細(xì)胞核ATP合成的基石。腺苷二磷酸核糖（ADP-ribose）中的腺苷二磷酸（ADP）組分被細(xì)胞核中的酶NUDIX5用來(lái)產(chǎn)生ATP。阻斷NUDIX5活性就會(huì)阻止染色質(zhì)重塑、基因表達(dá)重編程和細(xì)胞對(duì)應(yīng)激或DNA損傷的適應(yīng)。

 

論文**作者、CRG博士后研究員Roni Wright作出結(jié)論，“我們的結(jié)果指出NUDIX5在細(xì)胞核合成ATP用于染色體重塑中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。鑒于NUDIX5在多種類型的癌癥中過(guò)量表達(dá)，因此這一基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致人們開發(fā)出靶向癌癥療法。NUDIX5可能是癌癥分級(jí)的一種生物標(biāo)志物，也可能是未來(lái)癌癥**的一種潛在新靶標(biāo)。”