Nature揭示c-Myc的全新功能

　　

生物通报道  免疫细胞的命运会在细胞初始分裂时被确定。圣犹大儿童研究医院的研究人员发现，是信号蛋白c-Myc的不平衡分配驱动了免疫系统中生成不同作用的子细胞。超某一方向促进c-Myc可使得疫苗更有效，或是推动癌症免疫治疗。这项研究在线发表在《自然》（Nature）杂志上。

不对称细胞分裂会生成具有不同特性的两类细胞。这种类型的细胞分裂是生成各种细胞类型的必要条件，在发育中起着重要的作用。并非生成两个相同的子细胞，细胞在经历不对称分裂后生成的子细胞注定发挥截然不同的作用。就激活T细胞而言，研究人员知道一个子细胞会变成快速分裂的效应T细胞，可对致病原和其他威胁即刻发起攻击。另一个子细胞会变为慢速分裂记忆细胞，其发挥像哨兵一样的功能，提供长期的保护对抗重新出现的威胁。然而直到现在，人们对于这一过程的潜在机制仍不清楚。

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论文的通讯作者、免疫学系主任Douglas Green说：“我们的研究表明，不对称细胞分裂过程中调控蛋白c-Myc的分配形式会直接影响激活T细胞的命运和作用。我们还阐明了这种不对称建立和维持的机制。”

研究人员利用实验室中培育的细胞和小鼠开展了研究。科学家们证实在激活T细胞不对称细胞分裂过程中，高水平的c-Myc累积于一个子细胞中。在那里，c-Myc就像一杯咖啡因那样在感染了流感病毒的小鼠体内启动维持了效应T细胞的快速增殖。与之相反，c-Myc低水平的子细胞就像记忆T细胞那样，当一个月后小鼠再度暴露于流感病毒之下时发生增殖启动了免疫应答。

Green说：“我们的研究工作表明，通过朝一个方向促进c-Myc生成，有可能可以操控免疫应答。这有可能意味着更有效的疫苗，或帮助推动癌症治疗中的T细胞免疫疗法。”

c-Myc是一种重要的转录因子调控了许多基因的表达，在细胞生长、分化和程序性细胞死亡中发挥至关重要的作用。过度或不适当地生成c-Myc是多种癌症的一个标志。Green和同事们在以往的研究中证实，c-Myc还驱动了T细胞激活后的代谢改变。这一代谢重编程刺激了效应T细胞增殖。“激活的T细胞每4-6小时分裂一次。在成体中没有其他的细胞可以如此快速地分裂，甚至癌细胞也办不到，”Green解释道。

在这项研究中，研究人员观察到c-Myc在细胞中的分配方式导致了几种代谢改变。这些代谢改变帮助调控了细胞的分裂、增殖和分化方式。在一系列的实验中，研究人员演示了在不对称细胞分裂后通过改变c-Myc的生成如何操控这一系统可以影响T细胞的命运。“尽管激活T细胞的子细胞看似具有非常不同的命运，我们证实通过操控这些代谢和调控信号通路来提高或降低c-Myc水平可以改变它们的行为，”Green说。

不对称细胞分裂是细胞中其他一些基本过程，包括早期胚胎发育和干细胞自我更新的一个重要的驱动因子。

“在不对称分裂的其他细胞，包括消化系统和神经系统的干细胞中存在相似的控制机制。”

Green研究小组长期研究癌症与免疫系统中的凋亡中心机制。2016年3月，Green领导圣犹大儿童研究医院的研究人员揭示出了一条线粒体细胞死亡的新途径，其与BOK蛋白有关。这一研究发现有可能促使开发出一些新方法在某些类型的癌细胞中触发细胞死亡。相关论文在线发表在Cell杂志上（Cell揭示细胞死亡的旁路 ）。

2015年，Green课题组证实肿瘤抑制子p53可以在细胞质中通过一种全新的机制触发细胞凋亡。研究显示，细胞质中的p53能够结合并激活蛋白BAX，启动细胞的凋亡通路。p53中的一个氨基酸可以在酶的作用下改变自身形态，成为激活BAX的开关。这项研究发表在7月的Molecular Cell杂志上（Cell子刊揭示p53的全新机制）。

2014年5月，Green与圣犹大儿童研究医院结构生物学系的Richard Kriwacki博士一起，领导科学家们绘制出了细胞中p53如何结合其调控蛋白BCL-xL的结构细节。详细了解这两个分子组合在一起的机制将帮助科学家们设计出一些药物，释放癌细胞中的p53，触发癌细胞自杀（凋亡）。研究结果在线发表在Nature Structural & Molecular Biology杂志上（Nature子刊揭示p53受困之谜）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Metabolic maintenance of cell asymmetry following division in activated T lymphocytes

Asymmetric cell division, the partitioning of cellular components in response to polarizing cues during mitosis, has roles in differentiation and development1. It is important for the self-renewal of neuroblasts in Caenorhabditis elegans and fertilized zygotes in Drosophila, and in the development of mammalian nervous and digestive systems1. T lymphocytes, upon activation by antigen-presenting cells (APCs), can undergo asymmetric cell division, wherein the daughter cell proximal to the APC is more likely to differentiate into an effector-like T cell and the distal daughter is more likely to differentiate into a memory-like T cell2. Upon activation and before cell division, expression of the transcription factor c-Myc drives metabolic reprogramming, necessary for the subsequent proliferative burst3. Here we find that during the first division of an activated T cell in mice, c-Myc can sort asymmetrically. Asymmetric distribution of amino acid transporters, amino acid content, and activity of mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) is correlated with c-Myc expression, and both amino acids and mTORC1 activity sustain the differences in c-Myc expression in one daughter cell compared to the other. Asymmetric c-Myc levels in daughter T cells affect proliferation, metabolism, and differentiation, and these effects are altered by experimental manipulation of mTORC1 activity or c-Myc expression. Therefore, metabolic signalling pathways cooperate with transcription programs to maintain differential cell fates following asymmetric T-cell division.