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Nature:细胞的精明超乎想象,根据微环境改变来调整自身能量供给!

一般来说,细胞微环境的改变会影响细胞的生长发育、形态变化等,而且这些行为都需要消耗能量,但少有人研究,细胞究竟是如何根据微环境的改变而调整自身的能量使用。近日,UT西南医学中心的研…

一般来说,细胞微环境的改变会影响细胞的生长发育、形态变化等,而且这些行为都需要消耗能量,但少有人研究,细胞究竟是如何根据微环境的改变而调整自身的能量使用。近日,UT西南医学中心的研究者们利用人体肺癌细胞对该问题展开研究,结果发表在《Nature》期刊上。

DOI:10.1038/s41586-020-1998-1
 
细胞可以通过骨架蛋白来感知周围组织的刚度,为了研究能量消耗与组织僵硬之间的相互作用,研究者在坚硬和柔软的表面上分别培养正常的肺细胞,代谢产物的测量结果显示,软表面上的代谢产物较少,细胞的能量消耗相对也减少了。
 
糖酵解增强是癌症的标志磷酸果糖激酶(phosphofructokinase,PFK)是葡萄糖代谢所需的关键酶。研究者发现,人支气管上皮细胞从硬表面到软表面的转移,是通过蛋白酶体降解PFK从而引起糖酵解下调。而PFK的降解又是由应力纤维的分解触发的,后者可释放靶向PFK的E3泛素连接酶——tripartite motif (TRIM)-containing protein 21(TRIM21)。之后,研究者发现转化后的非小细胞肺癌细胞在任何环境下,都能维持较高的糖酵解速率,并通过下调TRIM21、同时将螯合的TRIM21留在对基质刚度不敏感的应力纤维上,从而保持PFK表达
 

机械调节糖酵解模型
 
本研究的通讯作者Danuser总结到,这项研究表明,细胞通过PFK的TRIM21降解途径来机械调节糖酵解,这涉及细胞骨架,并最终影响正常细胞和癌细胞的能量使用。而恶性肿瘤可能是由于癌细胞通过螯合抑制TRIM21所致,使其表现出不随环境而变的高糖酵解速率。

End

参考资料:

[1] How cancer cells stiff-arm normal environmental cues to consume energy

[2] Mechanical regulation of glycolysis via cytoskeleton architecture


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