细胞正常运作是动态平衡的过程，细胞不断产生新的蛋白质，也需要有分解废弃蛋白质的回收系统。泛素─蛋白酶体（ubiquitin-proteasome）系统是负责代谢细胞废弃蛋白的主要机制，如果回收功能异常，细胞内累积过多废弃蛋白质会产生毒性，阿兹海默症与失智症的病发都与蛋白代谢功能失调有关。
瑞典哥德堡大学（University of Gothenburg）团队提出细胞运送废弃物新机制：细胞核膜出芽（nuclear envelope budding, NEB）途径。当泛素─蛋白酶体代谢机制超过负荷、或者功能异常时，NEB 会将细胞核内的废弃物蛋白带出细胞核。有别于大部分蛋白是透过核孔运输进出细胞核，NEB 则是由细胞核膜形成出芽体（budding），将废弃蛋白包覆带出细胞核，这项功能也具有应用癌症治疗的潜力。研究成果发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences》。
细胞压力诱导核膜出芽，协助代谢细胞废物
首先，研究团队确定 NEB 与细胞代谢的功能有关，他们透过免疫电子显微镜技术，观察到出芽体装载的蛋白质上带有泛素等蛋白分解酵素。此外，NEB 广泛出现在许多物种体内，包含锥虫、人类细胞。
研究进一步指出会诱发 NEB 会发生的情境多与细胞压力有关，尤其在以下 4 种情境：热休克反应、高浓度过氧化氢、高浓度亚砷酸盐（arsenite）、以及 azetidine-2-carboxylic acid (AZC) 作用的条件下，尤其 AZC 最容易够诱发核膜出芽发生。另外蛋白酶体功能被抑制时，也会诱发 NEB 以补足细胞代谢功能。
癌症治疗新途径
这项研究提出的 NEB 途径，有别于泛素─蛋白酶体细胞代谢机制。该研究负责人 Johanna Höög 博士形容阻断细胞的蛋白酶体代谢“就像把细胞所有代谢出口都封闭”，这会使得细胞转而以 NEB 途径处理细胞废物。
这项另类机制也有癌症治疗的潜力，因为癌细胞产生的蛋白质废物较正常细胞多，所以化疗即是透过抑制细胞代谢、累积毒性物质进而导致癌细胞凋亡。将来若能进一步厘清癌细胞的 NEB 机制，有助提升化疗的成效。
延伸阅读：垃圾基因调控端粒酶两面刃？抗老化但有利癌细胞增生？参考资料：
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. 基因线上版权所有 未经授权不得转载。合作请联系：service@geneonlineasia.com
