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阴阳酶在数十亿年后进化以预防癌症

邓迪大学的研究人员发现了一项关于两种酶的重要发现,这两种酶已经进化了数十亿年,以控制许多不同的身体功能,包括在预防癌症方面发挥关键作用。

该团队由大学医学院的Adrian Saurin博士领导,研究了已知对细胞分裂过程至关重要的酶PP1和PP2A,尽管他们所扮演的确切角色一直困扰着科学家。

细胞分裂,也称为有丝分裂,将亲本细胞分成两个含有相同DNA含量的子细胞。如果这个过程出错,并且DNA没有被平等分配,那么就会出现癌症等疾病。

为了防止这些错误,该细胞使用两类酶(称为激酶和磷酸酶)来监测分裂并在某些时间打开和关闭信号。尽管可以很好地理解转动信号的激酶,但对于将它们关闭的磷酸酶知之甚少。

Saurin博士解释说,“细胞分裂有两个主要过程可以确保您的染色体正确分离,如果其中任何一个出错,那么它就会导致癌症,因此了解它们至关重要。

“一段时间以来人们都知道PP1和PP2A控制这些过程的方式不同,但不清楚的是他们是如何设法做到这一点的。”

为了进一步研究这一点,Saurin博士的研究小组利用遗传技巧在细胞内转换这些酶,并且他们最初发现了这些酶。

“如果我们去除这些酶中的任何一种,那么我们可以通过将另一种酶置于其位置来使事情恢复正常。事实上,我们看起来越接近这些酶似乎就越相似,”Saurin博士继续说道。

“这令人费解,因为如果这些酶如此相似,那么为什么它们在数十亿年中保存得如此之好呢?事实上它们几乎存在于所有生物中,这告诉我们它们必须做一些非常重要和独特的事情。

“磷酸酶需要做的最重要的事情就是采取一种叫做磷酸盐的有机化学物质蛋白质。我们最终发现,虽然PP1和PP2A都非常类似地去除磷酸盐,但最大的区别是磷酸盐本身可以打开PP2A,但是关掉PP1

“这是一个令人难以置信的令人兴奋的发现。并非他们以相反的方式作出反应 - 这已经有一段时间了 - 但这是我们能够在这些酶之间发现的唯一区别。”

Saurin博士及其同事将注意力转移到了能否解释其对细胞分裂的独特影响的问题上。他们使用计算机模型显示,如果相同的酶以相反的方式响应磷酸化输入,它们仍然可以产生不同的效果。结果,这些酶产生不同的效果,而实际上根本没有做任何独特的事情。

“这真是非常了不起,”Saurin博士说。“这些酶在它们实际上的作用非常相似,但就它们对磷酸化作用的反应而言,它们实际上是阴阳。这对于细胞分裂至关重要,也可能对许多其他细胞过程也是如此。

“事后看来,这个难题的答案结果非常明显。这些酶非常保守,因为它们以这种阴阳方式对磷酸化输入做出反应。细胞有能力打开或关闭磷酸酶是绝对关键的。通过这种方式,这就解释了为什么它们对生活至关重要。

“下一个重要问题是为什么这些相反的酶需要共同作用以保护细胞免受癌症侵害?确定这将是一个真正的挑战,但我们希望有一天它可以提供有关癌症如何发展的线索,甚至可能开辟癌症治疗的新途径。“

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