在繁忙的十字路口，交通信號(hào)通常有利于道路保持最大體積以使交通暢通。同樣的，人體中的細(xì)胞分裂是由一些蛋白質(zhì)調(diào)控的，這些蛋白控制著細(xì)胞如何分裂、移動(dòng)和保護(hù)自己免受壓力。

最近，華盛頓大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院工程學(xué)教授RohitV.Pappu和他的前博士后研究員RahulDas，與圣裘德兒童研究醫(yī)院的RichardKriwacki及其研究小組合作，揭示了如何迅速阻止癌細(xì)胞分裂的分子邏輯。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《PNAS》雜志。

該研究小組研究了p27蛋白，這個(gè)蛋白的任務(wù)是阻止細(xì)胞分裂或減緩其分裂。Pappu說(shuō)，這是一項(xiàng)重要的工作，因?yàn)樵趐27和其他類似蛋白中的遺傳突變，在癌癥中是一個(gè)主要罪魁禍?zhǔn)住?/p>

Pappu說(shuō)：“了解p27抑制劑如何起到‘細(xì)胞周期抑制劑’的作用，是弄清如何設(shè)計(jì)p27模擬化合物的關(guān)鍵，這些化合物可以阻止細(xì)胞的增殖生長(zhǎng)——這是人類癌癥的一個(gè)關(guān)鍵特征。”

在前期的工作中，Kriwacki的團(tuán)隊(duì)表明，p27的存在可作為細(xì)胞分裂的一個(gè)停止標(biāo)志。通過(guò)添加一個(gè)磷酸基修改一個(gè)關(guān)鍵的氨基酸，可啟動(dòng)p27的退化，這讓p27進(jìn)入細(xì)胞的垃圾桶,從而移除了停止標(biāo)志，讓細(xì)胞繼續(xù)分裂。

Pappu和Kriwacki實(shí)驗(yàn)室之間的協(xié)作，開(kāi)始圍繞一個(gè)共同的興趣，即所謂的內(nèi)在無(wú)序蛋白質(zhì)。與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)不同，p27和其他內(nèi)在無(wú)序的蛋白質(zhì)，無(wú)需折疊成定義良好的三維結(jié)構(gòu)，就可以執(zhí)行它們的功能。

2013年，Pappu和Das——現(xiàn)在是羅思伯格兒童疾病研究所的生物信息學(xué)科學(xué)家，也是耶魯大學(xué)癌癥中心的訪問(wèn)學(xué)者，發(fā)現(xiàn)內(nèi)在無(wú)序蛋白質(zhì)的形狀和大小是由線性序列中正負(fù)電荷的氨基酸的模式調(diào)控的。這一發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了一種設(shè)計(jì)策略，通過(guò)這種策略，研究人員研究了反向電荷的殘基模式改變對(duì)一種特定氨基酸磷酸化效率的影響，這種氨基酸控制著p27的降解，并能停止細(xì)胞分裂。

Pappu說(shuō)：“所有設(shè)計(jì)的變體可提高p27的磷酸化效率，從而意味著天然發(fā)生的序列模式，已經(jīng)進(jìn)化到確保一種更持久的停止信號(hào)標(biāo)志。”

Pappu說(shuō)，這一結(jié)果可幫助他的團(tuán)隊(duì)和其他科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期以及由內(nèi)在無(wú)序蛋白質(zhì)控制的其他各種細(xì)胞過(guò)程的分子邏輯。

Pappu表示：“我們已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種策略，可以應(yīng)用于各種系統(tǒng)，以弄清這些無(wú)序蛋白發(fā)揮功能的分子邏輯。這將讓我們了解影響細(xì)胞分裂、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和程序性細(xì)胞死亡的分子開(kāi)關(guān)的調(diào)控機(jī)制。”