細胞正常運作是動態平衡的過程，細胞不斷產生新的蛋白質，也需要有分解廢棄蛋白質的回收系統。泛素─蛋白酶體（ubiquitin-proteasome）系統是負責代謝細胞廢棄蛋白的主要機制，如果回收功能異常，細胞內累積過多廢棄蛋白質會產生毒性，阿茲海默症與失智症的病發都與蛋白代謝功能失調有關。
瑞典哥德堡大學（University of Gothenburg）團隊提出細胞運送廢棄物新機制：細胞核膜出芽（nuclear envelope budding, NEB）途徑。當泛素─蛋白酶體代謝機制超過負荷、或者功能異常時，NEB 會將細胞核內的廢棄物蛋白帶出細胞核。有別於大部分蛋白是透過核孔運輸進出細胞核，NEB 則是由細胞核膜形成出芽體（budding），將廢棄蛋白包覆帶出細胞核，這項功能也具有應用癌症治療的潛力。研究成果發表於《Proceedings of the National Academy of Sciences》。
細胞壓力誘導核膜出芽，協助代謝細胞廢物
首先，研究團隊確定 NEB 與細胞代謝的功能有關，他們透過免疫電子顯微鏡技術，觀察到出芽體裝載的蛋白質上帶有泛素等蛋白分解酵素。此外，NEB 廣泛出現在許多物種體內，包含錐蟲、人類細胞。
研究進一步指出會誘發 NEB 會發生的情境多與細胞壓力有關，尤其在以下 4 種情境：熱休克反應、高濃度過氧化氫、高濃度亞砷酸鹽（arsenite）、以及 azetidine-2-carboxylic acid (AZC) 作用的條件下，尤其 AZC 最容易夠誘發核膜出芽發生。另外蛋白酶體功能被抑制時，也會誘發 NEB 以補足細胞代謝功能。
癌症治療新途徑
這項研究提出的 NEB 途徑，有別於泛素─蛋白酶體細胞代謝機制。該研究負責人 Johanna Höög 博士形容阻斷細胞的蛋白酶體代謝「就像把細胞所有代謝出口都封閉」，這會使得細胞轉而以 NEB 途徑處理細胞廢物。
這項另類機制也有癌症治療的潛力，因為癌細胞產生的蛋白質廢物較正常細胞多，所以化療即是透過抑制細胞代謝、累積毒性物質進而導致癌細胞凋亡。將來若能進一步釐清癌細胞的 NEB 機制，有助提升化療的成效。
延伸閱讀：垃圾基因調控端粒酶兩面刃？抗老化但有利癌細胞增生？參考資料：
1. PNAS, 2021; https://www.pnas.org/content/118/30/e2020997118
2. https://phys.org/news/2021-09-pathway-cell-important-future-treatments.html
©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫：service@geneonlineasia.com
