Nature子刊：一种以前未被认识到的肿瘤抑制机制

人体中有一些过程可以抑制癌细胞的生长和增殖。这些机制，包括那些涉及肿瘤抑制蛋白p53的机制，由于它们在疾病中的关键作用而被广泛研究。通过对调节p53蛋白的研究，圣裘德儿童研究医院（St. Jude Children 's Research Hospital）的科学家们发现了一种以前未被认识到的肿瘤抑制机制。p14替代阅读框架蛋白（p14ARF）通常在细胞中水平较低，在致癌应激下表达水平较高，并激活p53。研究人员发现了p14ARF的另一种肿瘤抑制机制，展示了凝析物的形成和核糖体的产生破坏如何促进这一过程。研究结果发表在今天的《自然通讯》杂志上。

研究人员证明，p14ARF表达的增加会导致该蛋白与其他细胞成分相分离。这发生在核仁内，核仁是细胞核中负责核糖体产生的无膜隔室。在核核中，p14ARF与核糖体生成的必需蛋白核磷蛋白结合并相分离，形成凝胶状状态，导致核磷蛋白动力学降低，核糖体生物发生停滞和细胞毒性。这一过程由p14ARF启动，因此代表了一种可能的替代肿瘤抑制途径。

把核仁里的东西粘在一起

“正常情况下，p14ARF在健康细胞中的表达水平非常低，但在致癌压力下，如MYC或其他致癌基因的上调，会诱导表达增加，”圣犹达结构生物学系的通讯作者Richard Kriwacki博士解释说。

Kriwacki对p14ARF功能的研究始于该蛋白在增加表达后被发现定位于核仁。通过与核蛋白相互作用，p14ARF成为核仁工作中的扳手，破坏其正常功能。核仁是核糖体工厂中丰富的蛋白质，充当核糖体工厂的主任。

“在过度表达时，p14ARF可以进入核核，阻止核磷蛋白作为伴侣，将核糖体前颗粒运送出去，”第一作者、结构生物系的埃里克·吉布斯解释说。“因此，核蛋白被卡在核仁中，因此，核糖体颗粒被卡在核仁中。”

Gibbs和Kriwacki先前表明，在分离中，p14ARF和核磷蛋白形成生物分子凝聚体。冷凝物的形成，通常在显微镜下表现为液滴，已经被证明可以调节越来越多的生物过程，从转录到细胞信号传导。一般来说，冷凝物通过暂时增加特定生物分子（如DNA、RNA和蛋白质）的局部浓度来实现这一点。然而，生物分子需要一个序列特异性的“车票”来参与相分离。

网络是抑制肿瘤的关键

Gibbs和Kriwacki利用生物物理技术，包括小角度中子散射（在橡树岭国家实验室进行）和核磁共振波谱，来探索p14arf -核磷蛋白凝聚物的特殊性质。“我们发现p14ARF不仅与核磷蛋白相分离，而且还组装了一个具有一定对称性的大型网络结构。这个网络负责限制凝聚物内p14ARF和核磷蛋白的动力学。”

此外，虽然p14ARF通常被认为是一种缺乏稳定结构的内在无序蛋白，但研究人员注意到它在凝聚物中显示了二级结构元素，这有助于网络的形成。吉布斯解释说：“我们发现，二级结构区域的疏水界面形成了不同的交联，以组装网络，并从本质上赋予了凝聚物独特的特性。”网络的有序性质导致凝聚物呈现凝胶状，有效地将核磷脂锁定在适当的位置。

这些发现阐明了p14ARF促进肿瘤抑制的一个以前未知的途径。此外，由于冷凝物通常依赖于流体动力学来实现其功能，而凝固通常与致病状态有关，因此这项工作为生物分子冷凝提供了独特的视角。

Kriwacki解释说：“我认为p14ARF作为肿瘤抑制因子的一个方面是通过固定液体样核核和明显抑制核糖体生物发生的关键步骤来发挥作用的，这很有趣。”“我们现在可以通过我们通常认为是核仁内有害作用的镜头来观察p14ARF是如何作为肿瘤抑制因子的。”