PNAS：加快癌症和生物燃料研究的细胞开关

　　

生物通报道：最近，密歇根州立大学的一组科学家，发现了一个细胞“止闹”按钮，有望提高生物燃料的生产，并为癌症的早期阶段提供一定见解。相关研究结果发表在最近的《PNAS》杂志。

该研究发现，蛋白质CHT7可能是细胞静止（或休眠状态）的一个抑制因子。影响藻类生长和产油量的这个细胞开关，也控制人的细胞生长和肿瘤生长。

密歇根州立大学生物化学和分子生物学教授Christoph Benning及其同事，在寻找某种方法以提高藻类作为生物燃料的能力时，发现了这个蛋白质的潜能。然而，它在癌症研究中的应用，仍然是一个意外的发现，将Benning实验室带向了一个新的研究方向。

Benning说：“藻类给我们提供了一种模式生物，它们比得上、甚至可能超过传统的酵母模型。我们很难在试管中培养许多类型的人细胞。然而，我们可以很容易地培养、操纵和研究藻类，它们具有的基因组系统，使其能够带动人类医学的相关进展。”

这一研究结果，是科学家在处理藻类与增长量versus产油之间棘手的反向关系时发现的。当藻类处于休眠状态时，它们生长；当它们处于休眠状态时，就产油。

本文共同作者、密歇根州立大学能源植物研究实验室和植物生物学系的博士研究生Chia-Hong Tsai称：“产油是细胞处于应力作用下的一部分生存策略。它们进入静止状态，以节约能量和营养素。此时，它们产生类似植物油的东西。但是，当把它们转换成真正可行的生物燃料生产者时，我们需要它们能够生长，同时也能产油。”

实现这个目标的秘密是CHT7——暗示细胞醒来和入睡的守门人。通过工程设计这种蛋白质，Benning的研究小组将来可能会开发出一种有机体，它不知道如何打瞌睡，从而总是积极有效的。对于生物燃料来说，这将去除一个主要的障碍，给科学家们提供了一种方式，来生产大量的油和生物量。

在人类医学方面，这一发现为科学家提供了一种很有前途的模型，来研究肿瘤的抑制和生长。因为休眠细胞存在于许多植物和动物中，这一模型可以传统酵母模型不能复制的方式，为生物体（例如我们人类）中的细胞行为调控，提供重要的见解。

Benning说：“对于癌症研究来说，这是一个新的范式。这个开关会告诉一个有机体去生长、或者可能行为异常和失控生长，那正是我们想要理解的。这是肿瘤生长的第一步。”

（生物通：王英）

延伸阅读：促进肿瘤转移的线粒体开关

生物通推荐原文摘要：
The protein Compromised Hydrolysis of Triacylglycerols 7 (CHT7) acts as a repressor of cellular quiescence in Chlamydomonas
Abstract：Microalgae are prolific photosynthetic organisms that have the potential to sustainably produce high-value chemical feedstocks. However, an industry based on microalgal biomass still is faced with challenges. For example, microalgae tend to accumulate valuable compounds, such as triacylglycerols, only under stress conditions that limit growth. To investigate the fundamental mechanisms at the base of this conundrum—the inverse relationship between biomass production and storage compound accumulation—we applied a combination of cell biological and genetic approaches. Conceptually, nutrient deprivation, which commonly is used to induce the accumulation of triacylglycerol in microalgae, leads to a state of cellular quiescence defined by a halt of cell divisions that is reversible upon nutrient resupply. To identify factors that govern cellular quiescence, we screened for mutants of the model alga Chlamydomonas reinhardtii that, in contrast to wild-type cells placed under conditions of nitrogen deprivation, were unable to degrade triacylglycerols following nitrogen resupply. One of the mutants described here in detail, compromised hydrolysis of triacylglycerols 7 (cht7), was severely impaired in regrowth following removal of different conditions inducing cellular quiescence. The mutant carries a deletion affecting four genes, only one of which rescued the quiescence phenotype when reintroduced. It encodes a protein with similarity to mammalian and plant DNA binding proteins. Comparison of transcriptomes indicated a partial derepression of quiescence-related transcriptional programs in the mutant under conditions favorable to growth. Thus, CHT7 likely is a repressor of cellular quiescence and provides a possible target for the engineering of high-biomass/high-triacylglycerol microalgae.