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索尔克科学家揭示了负责监测和管理细胞能量过程的细胞“电量计”如何在发育中发挥意想不到的作用。这一关键联系可以帮助研究人员更好地了解癌症和糖尿病的途径。
这种细胞电量计是一种称为 AMPK的蛋白质复合物,可监控能量输入和输出以保持细胞平稳运行。例如,如果 AMPK 是汽车传感器,它将能够指示车辆何时加油或降低空调温度以节省能源。同样,如果细胞的燃料供应(营养物质)稀缺,AMPK 就会减慢细胞生长并改变其新陈代谢。此前,索尔克教授 Reuben Shaw 发现 AMPK 可以阻止肿瘤加速的新陈代谢,并恢复糖尿病患者肝脏和其他组织的正常功能。
“尽管人们对与糖尿病和癌症相关的 AMPK 非常感兴趣,但坦率地说,我们对这种能量计在发育过程中不同细胞群中的过程如何变化一无所知,”该论文的资深作者、William R. Brody 主席兼主席 Shaw 说。这项于 2016 年 3 月发表在《Genes & Development》杂志上的研究成果除了提供对干细胞疗法的新见解外,还有助于完善癌症治疗。
“首先,我们使用 CRISPR 技术来编辑胚胎干细胞中 AMPK 通路的两个重要组成部分,”索尔克研究员兼该论文的第一作者 Nathan Young 说。“起初我们没有看到任何差异,但当我们促使细胞分化时,事情变得有趣。”
通常,胚胎干细胞有能力产生更特化的细胞,这些细胞属于三大类胚层(内胚层、外胚层和中胚层)之一,最终可以发育成生物体中的所有不同细胞类型。然而,没有功能性 AMPK 途径的细胞无法有效地产生内胚层(生物体的最内层),而是产生过多的外胚层(将变成皮肤的层)。
“这些细胞无法做出正确的选择,”肖说。“这是这种代谢途径告诉细胞要变成什么样的特殊组织的第一个倾向。”
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