我們體內(nèi)的所有細胞都需要線粒體產(chǎn)生的小分子三磷酸腺苷（ATP）來提供細胞代謝、動態(tài)變化和生長所需的能量。較小程度上，特別是在癌細胞中，ATP也能夠在細胞質(zhì)中利用葡萄糖降解期間獲得的能量而得以產(chǎn)生。在正常條件下，這些ATP來源足以滿足細胞的能量需求。然而，作為對應(yīng)激誘導(dǎo)的外部信號或廣泛的DNA損傷作出的反應(yīng)，細胞需要在全局上對它的基因表達模式進行重編程，這一過程需要進行大量的染色質(zhì)重塑以便接觸到編碼在DNA中的調(diào)節(jié)信息。

 

細胞核中的DNA被包裝成染色質(zhì)，能夠阻止接觸到它所攜帶的遺傳信息。為處理應(yīng)激條件和高水平DNA損傷而進行的基因表達全局重編程需要松綁DNA和染色質(zhì)蛋白之間的相互作用。對染色質(zhì)蛋白進行修飾需要消耗大量能量。為了滿足這些特殊需求，細胞需要額外的能量，因此它需要激活一種新的途徑來獲得更多的ATP。

 

在一項新的研究中，來自西班牙巴塞羅那科學技術(shù)研究所基因組調(diào)節(jié)中心（Centre for Genomic Regulation, CRG）、龐培法布拉大學和羅維拉-威爾吉利大學等機構(gòu)的研究人員**描述細胞核中的一種新的途徑產(chǎn)生用于染色質(zhì)重塑和基因表達重編程的能量。他們也鑒定出參與這一過程每個步驟的酶的功能，以及這種酶在對應(yīng)激信號作出反應(yīng)時是如何被激活的。他們的結(jié)果將有助人們理解染色質(zhì)重塑機制，以及染色質(zhì)重塑與DNA損傷和癌癥之間的關(guān)系。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年6月3日那期Science期刊上，論文標題為“ADP-ribose–derived nuclear ATP synthesis by NUDIX5 is required for chromatin remodeling”。

 

論文通信作者、CRG團隊負責人Miguel Beato說，“特殊情況要求采取非比尋常的措施。當細胞需要處理基因表達全局重編程時，它們在細胞核內(nèi)需要大量能量。在這種情形下，細胞阻斷線粒體和細胞質(zhì)ATP產(chǎn)生，以便將注意力聚焦在細胞核中的這種主要任務(wù)上。”

 

研究人員發(fā)現(xiàn)作為染色質(zhì)解壓縮和DNA損傷修復(fù)中的主要作用物之一，聚腺苷二磷酸核糖（poly-ADP-ribose, PAR）是細胞核ATP合成的基石。腺苷二磷酸核糖（ADP-ribose）中的腺苷二磷酸（ADP）組分被細胞核中的酶NUDIX5用來產(chǎn)生ATP。阻斷NUDIX5活性就會阻止染色質(zhì)重塑、基因表達重編程和細胞對應(yīng)激或DNA損傷的適應(yīng)。

 

論文**作者、CRG博士后研究員Roni Wright作出結(jié)論，“我們的結(jié)果指出NUDIX5在細胞核合成ATP用于染色體重塑中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。鑒于NUDIX5在多種類型的癌癥中過量表達，因此這一基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致人們開發(fā)出靶向癌癥療法。NUDIX5可能是癌癥分級的一種生物標志物，也可能是未來癌癥**的一種潛在新靶標。”