最近，結構生物學家在一項研究中表明，細胞分裂過程中一個明顯關鍵的步驟，取決于特定蛋白質之間的一種獨特的相互作用，包括一個與癌癥密切相關的蛋白質。現在他們希望，這種相互作用的新特性，將使其成為探索癌癥新療法的一個靶標。相關研究結果發(fā)表在8月30日的《eLife》雜志。

細胞分裂或有絲分裂，是高中生物學的主要課程，但科學家們仍然對其復雜運作有了新的發(fā)現。現在，研究人員發(fā)現，當復制的染色體開始退出有絲分裂，并離開它們的姐妹以形成新的細胞時——這個階段稱為后期，一種名為Ki-67的蛋白質把一個叫PP1的蛋白質帶進染色體。

本文第一作者、布朗大學分子藥理學、生理與生物技術助理教授Senthil Kumar說，有絲分裂對于生命是必不可少的，但在癌癥中它也是一個失控發(fā)生的過程。因此，這項新研究的作者對Ki-67特別感興趣，因為Ki-67在細胞有絲分裂的各個階段是高表達的。

Kumar說：“Ki-67是一種蛋白質，在腫瘤生物學中被廣泛應用于預后指標。人們用其作為一個標記來研究癌癥進展的程度。”因此，Kumar與Wolfgang Peti和Rebecca Page以及來自其他機構的同事一起，想了解在細胞分裂后期Ki-67與PP1究竟是如何相互作用的，并如何將其帶進染色體。他們發(fā)現，Ki-67與PP1非常緊密地結合——在這項研究中他們也以精確地加以呈現，另一種蛋白質——稱為RepoMan，表現得就像Ki-67。

了解在細胞分裂后期蛋白質和PP1是如何互動的，研究人員希望能發(fā)掘出一種方法，可能減少或減緩腫瘤中的細胞有絲分裂。

Page說，對Ki-67和RepoMan與PP1的相互作用進行精確的描述，是尤為重要的，因為PP1與體內數百個蛋白相互作用，它們調節(jié)著許多它們并不想妨礙的關鍵過程。相反，他們想知道，在有絲分裂中是否有什么特殊事情與他們確定的這兩種調節(jié)蛋白有關。

Page教授說：“PP1與200個不同的調控因子之間有這種相互作用，但這些調控因子中有許多重復使用一對結合位點。你顯然不能為這兩個位點開發(fā)一種抑制劑，因為那樣你會破壞一系列生物過程中的PP1功能。但是Senthil發(fā)現的非常奇妙的事情是，對于這兩個調節(jié)因子來說，這個相互作用是完全獨一無二的。”

Kumar和Page利用核磁共振和X射線晶體學，在單個原子的級別上解析了這些蛋白質及其相互作用。他和研究團隊發(fā)現，RepoMan和Ki-67以一種不尋常的方式與PP1結合，在特定位置在PP1表面上形成了“發(fā)夾”形狀。隨后，一個生物信息學數據庫確認，這種結合是獨一無二的。

此外，他們發(fā)現了一個新的結合區(qū)域，對于RepoMan和Ki-67是獨一無二的。Kumar說，這一新的區(qū)域可能是癌癥治療的一個潛在靶標。

這項研究的關鍵在于，在有絲分裂后期，這種結合甚至比其中一個蛋白質與PP1任何形式的結合都更為特異性。相反，他們發(fā)現，在后期，RepoMan和Ki-67與PP1的一個特定形式（稱為γ）相結合。他們發(fā)現，這種蛋白對PP1γ的選擇性，依靠位置20的PP1蛋白上的一個氨基酸。

這一研究小組，包括倫敦布魯內爾大學、比利時魯汶大學的研究人員，在活細胞成像研究中證實了這一點。他們還證實，Ki-67和RepoMan對PP1的γ形式的偏好，發(fā)生在有絲分裂的活細胞內。此外，他們表明，替代位置20上的單個氨基酸，會停止這一功能。

Page說，PP1-γ或兩個調節(jié)蛋白在癌癥中可能發(fā)揮了什么確切作用，目前還不清楚，但現在我們知道了它們是如何互動的，并且這種互動是獨一無二的。這給科學家打開了新的大門，來開發(fā)一種方法阻礙它，這樣，他們就可以看到，在癌癥中這樣做時會產生什么后果。

Page說：“現在我們有一種方法，用以剖析真正發(fā)生了什么，因為我們可以特異性地靶定這種相互作用。”