前沿 生物

打破常规:癌细胞从健康细胞获取线粒体DNA

线粒体结构 叶绿体 高尔基体 线粒体的结构和功能 线粒体的作用 水熊 线粒体DNA 癌细胞 肿瘤

环球科技观光团 发表于  2015-01-14 20:51

莫名0917/译)新西兰马拉格汉研究中心的迈克·贝里奇教授(Mike Berridge)领导的小组是世界上第一个发现线粒体DNA能在动物肿瘤细胞间移动的团队。他们的文章上周发表在《细胞》杂志的子刊《细胞-代谢》(Cell Metabolism)上。

“在除复制过程以外的时间里,高等生物的基因通常被认为是受限在胞内的。我们的发现颠覆了这一学说。事实上,线粒体基因在不同细胞之间的传递可能是一个普遍的生物现象。”贝里奇教授说,这项具有里程碑意义的发现会打开一个全新的研究领域。

缺陷的线粒体DNA是接近200种疾病的病因,并且还与更多其他疾病有所关联。贝里奇的这项研究为理解包括癌症在内的人类疾病奠定了重要基础。这还可能开创一个合成线粒体DNA的新领域,用个人化的线粒体DNA替换缺陷基因。

在除去了线粒体DNA的乳腺癌和黑色素瘤小鼠模型中,肿瘤组织会从周围正常组织中获取替代DNA。在得到新的DNA后,癌细胞便会继续形成肿瘤块扩散到身体其他部位。虽然其他研究小组此前在实验室里已经发现了线粒体DNA能在细胞间移动,但是马拉格汉这个小组是第一个在肿瘤动物模型中发现这个传递的。

左图:暗场图像凸显了被荧光染色的线粒体的传递。右图:明场下,有足够的光线可以看到连接的纳米级管道。图片来源:malaghan.org.nz

贝里奇教授说,要不是他的研究组同事谭安(音译)有超凡的耐心,他们也不可能有这个发现。“大家普遍认为肿瘤细胞没有线粒体DNA就不会再生长,正常人做该实验通常都在进行一周后就会停止——那时还不会观察到这种现象。但是谭持续监测了它们不止一个月,最终看到了肿瘤开始继续生长。”

该小组面临的下一个挑战是找到这个现象是如何实现的。“一开始,我们以为是细胞学会了在不需要线粒体DNA的情况下生长。但是当我们在一次会议上报告了这项研究后,一个知名科学家问我们有没有检测生长的细胞是否含有线粒体DNA。我们当时还没有检测。”

随后,一个简单的实验证实了线粒体DNA的存在。他们和国际上的合作者们进行了大规模的分子、生化和蛋白质的分析,证明这些线粒体DNA事实上是从非肿瘤组织中获取的。他们还利用最新的基因测序技术证实,肿瘤细胞新获取的线粒体DNA和肿瘤中原有的不一致,但和周围的非肿瘤细胞中的线粒体DNA相同。

“在身体中这似乎是一个基础的生理机制,因为缺少研究工具,之前从未有人发现。这个新现象对肿瘤形成是否重要尚不清楚,但是我们对继续研究这种传递是否广泛地在全身发生很感兴趣。初步的证据显示,它可能在大脑中普遍发生。“

每个线粒体内都有很多线粒体DNA拷贝,它们是小型的环状DNA,与细菌基因组类似。这些DNA编码着在线粒体机器中的关键蛋白,这些蛋白将来自食物的能量转换成某种化学能——这些能量对于大脑和肌肉的功能尤其重要。

核DNA编码人的基本遗传指令,包括诸如一个人的头发颜色、身高和性别这样的特征。线粒体DNA与核DNA无关,它们只遗传自母亲——利用这个特点,科学家得以追溯六七万年前生活在非洲的,所有现代人的共同祖先。(编辑:Calo)

参考文献:

  1. Tan, An S., et al. "Mitochondrial Genome Acquisition Restores Respiratory Function and Tumorigenic Potential of Cancer Cells without Mitochondrial DNA." Cell metabolism 21.1 (2015): 81-94.

文章题图:Cell metabolism

 
 
 
 

编译来源

Malaghan Institute,Extraordinary gene transfer between cells observed

热门评论

显示所有评论

全部评论(21)
  • 1楼
    2015-01-14 21:25 sunfield

    是“常识”吧?

    [10] 评论
  • 2楼
    2015-01-14 21:59 we_cry 空间信息与数字技术专业

    所以如果把带有突变型基因的线粒体的肿瘤细胞 (或者其它什么细胞) 和线粒体是野生型的体细胞一同培养,完了还可以绘制重组图?

    (好吧测序都已经做了给我说这些...

    [0] 评论
  • 3楼
    2015-01-14 23:15 sunfield
    引用@fierycloud 的话:一直蛮好奇叶绿体跟粒线体DNA是怎样渐渐转移到核DNA?叶绿体跟粒线体似乎都有一堆备份DNA,会整个跑出细胞器外吗?三方的DNA转录时,剪掉的内含子片段最后是怎样处理?叶绿体在跟淀粉体之类的彼此转换时...

    它们的DNA是自己独立复制的,至少线粒体有自己的DNA聚合酶和复制体系,不会跑到核里去


    [0] 评论
  • 4楼
    2015-01-15 00:35 Calo 果壳科技编辑
    引用@sunfield 的话:是“常识”吧?

    是。多谢斧正。


    [0] 评论
  • 5楼
    2015-01-15 07:12 饕餮不吃肉201409

    很疑惑有没有体内没有线粒体的生物,如果有那它怎么活?

    [0] 评论
  • 6楼
    2015-01-15 10:41 Calo 果壳科技编辑
    引用@饕餮不吃肉201409 的话:很疑惑有没有体内没有线粒体的生物,如果有那它怎么活?

    细菌就没有线粒体啊..但该有的酶都有,电子传递链在细胞膜上也不妨碍代谢~



    [1] 评论
  • 7楼
    2015-01-15 11:07 鬼谷藏龙 神经科学博士生

    突变率高就是任性啊!

    [0] 评论
  • 8楼
    2015-01-15 11:32 无知即力量

    不明觉厉

    [0] 评论
  • 9楼
    2015-01-15 11:52 薛定谔的毒气罐

    初看图还以为那两个细胞在啪啪啪······好吧本质上差不多······

    [1] 评论
  • 10楼
    2015-01-15 12:11 盖布瑞

    这个发现真的很重要,可能开启癌症治疗的新通道吧,恭喜,加油。

    [0] 评论
  • 11楼
    2015-01-15 12:47 生命激流

    肿瘤细胞新获取的线粒体DNA和肿瘤中原有的不一致,但和周围的非肿瘤细胞中的线粒体DNA相同。

    外行人问一下,这个模型里肿瘤细胞是移植进去的吗?

    [0] 评论
  • 12楼
    2015-01-15 13:34 o_OnTheWay
    引用文章内容:“在除复制过程以外的时间里,高等生物的基因通常被认为是受限在胞内的。我们的发现颠覆了这一学说。事实上,线粒体基因在不同细胞之间的传递可能是一个普遍的生物现象。”

    “受限在细胞内的。”?

    [0] 评论
  • 13楼
    2015-01-15 15:59 IreneCaiCai
    引用@生命激流 的话:肿瘤细胞新获取的线粒体DNA和肿瘤中原有的不一致,但和周围的非肿瘤细胞中的线粒体DNA相同。外行人问一下,这个模型里肿瘤细胞是移植进去的吗?

    是的,原文有说:”To model severe mitochondrial genome damage, we deleted mtDNA in metastatic murine B16 melanoma and 4T1 breast carcinoma cells using low-dose ethidium bromide (EtBr), thereby generating B16ρ0 and 4T1ρ0 cells that have been maintained as stable auxotrophic cell lines without EtBr for more than 2 years. When injected subcutaneously (s.c.) into groups of five syngeneic C57BL/6 (n = 3 experiments) or NOD/scid (n = 3 experiments) mice, B16ρ0 cells (105) initiated tumors with a delay of more than 20 days compared to parental cells“ 实验构建的细胞株是经皮下注射进小鼠体内的。

    [0] 评论
  • 14楼
    2015-01-15 16:02 生命激流
    引用@IreneCaiCai 的话:是的,原文有说:”To model severe mitoc...

    谢谢。

    几乎不会英语…= =

    [0] 评论
  • 15楼
    2015-01-15 16:08 IreneCaiCai
    引用@生命激流 的话:谢谢。几乎不会英语…= =

    哦,黑体字部分的中文意思就是“皮下注射”。不用谢~

    [0] 评论
  • 16楼
    2015-01-15 16:25 甜辰

    好邪恶。。

    [0] 评论
  • 17楼
    2015-01-15 17:15 哆啦F梦

    这证明了线粒体有独立行为能力么,,主动投奔更有活力更长寿命的细胞

    [0] 评论
  • 18楼
    2015-01-15 19:33 圣主lst

    感觉我们又有了一种挑战癌症的方法。。

    [0] 评论
  • 19楼
    2015-01-15 20:46 陆白白
    引用@薛定谔的毒气罐 的话:初看图还以为那两个细胞在啪啪啪······好吧本质上差不多······

    跟大肠杆菌的接合有异曲同工之妙

    [0] 评论
  • 20楼
    2015-01-16 05:50 MooerFoes

    ——线粒体!你这个叛徒!你在干什么!

    ——走向昌盛!走向自由!

    [0] 评论
  • 21楼
    2015-02-06 22:00 琥珀酸_22829
    引用@饕餮不吃肉201409 的话:很疑惑有没有体内没有线粒体的生物,如果有那它怎么活?

    能产生相应的酶就可以生存,线粒体只是提供一个附着位点罢了。。

    [0] 评论

显示所有评论

你的评论

登录 发表评论

环球科技观光团
环球科技观光团 环球科技观光团

作者的其他文章

更多科研事,扫码早知道

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:18612934101    网上有害信息举报专区    儿童色情信息举报专区