細菌有助發現人體中的致癌蛋白

人細胞會產生蛋白致癌物。癌癥是一種突變疾病。在特定基因中積累了多種突變的正常細胞很可能變成癌細胞。導致癌癥的突變是DNA損傷的結果。香煙煙霧和陽光等外部因素能夠破壞DNA，但大多數DNA損傷似乎是由細胞內發生的事件引起的，并且是由細胞組分（包括蛋白）介導的。盡管這些事件很重要，但是它們并未得到廣泛研究。

蛋白能夠導致DNA損傷的一種方法是過量表達，這是一種相對頻繁發生的細胞事件。在一項新的研究中，來自美國貝勒醫學院和德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員著手發現當在細胞中過量表達時就能夠觸發與癌癥相關的DNA損傷的蛋白。相關研究結果發表在2019年1月10日的Cell期刊上，論文標題為“Bacteria-to-Human Protein Networks Reveal Origins of Endogenous DNA Damage”。

為了發現這些導致DNA損傷的蛋白，這些研究人員通過研究在大腸桿菌中過量表達時會導致DNA損傷的蛋白來尋找促進人細胞中發生DNA損傷的蛋白。這是因為盡管細菌和人類差別非常大，但是它們的基礎生物學機制是相類似的，因此，通過這種方法，他們有可能發現相同的與癌癥相關的DNA損傷機制。

這些研究人員對大腸桿菌進行基因改造，這樣當DNA遭受損傷時，它們會發出紅色熒光。隨后，在大腸桿菌中存在的4000個基因中，他們讓其中的每個基因過量表達，并確定哪些基因讓這些細菌發出紅色熒光。他們發現了一個廣泛而多樣的蛋白網絡，當過量表達時，這些蛋白會以導致DNA損傷的方式改變細胞。正如預期的那樣，這些蛋白中的一些成員參與DNA加工或修復，但是令人吃驚的是，它們中的大多數并不與DNA直接關聯。比如，一些導致DNA損傷的蛋白參與分子在細胞膜上的轉運。

當這些研究人員尋找了他們在大腸桿菌中發現的這些導致DNA損傷的蛋白的人類蛋白同源物時，他們發現了284個人類蛋白同源物。有趣的是，他們確定這些人類蛋白與癌癥的關聯性要比隨機選擇的一組蛋白更為頻繁。此外，表達這些蛋白的RNA（作為蛋白表達的指標）可用來預測腫瘤中發生的突變和患者預后不良。當他們在實驗室中讓人細胞過量表達這些蛋白時，其中的一半蛋白會觸發DNA損傷和突變。

這項研究在基礎生物學領域和臨床研究中都有重要意義。這有助深入理解導致癌癥相關的DNA損傷的多種機制。在未來，這些發現可能導致科學家們開發出識別可能患上癌癥的人的新方法，這樣就可制定出新的策略來阻止、延緩或較早地捕捉它。