综述:细胞适应性与细胞竞争机制:整合视角

【字体: 时间:2025年08月11日 来源:Current Opinion in Biotechnology 7

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  这篇综述系统阐述了细胞竞争(cell competition)作为组织质量控制的核心机制,通过代谢调控(mTOR/PI3K)、蛋白质稳态(proteostasis)和机械信号(YAP/p53)等多维度通路,在发育、肿瘤(RasV12)、衰老等领域的关键作用,为疾病干预提供新靶点。

  

细胞竞争:多维度调控的组织守卫者

代谢与系统调控

细胞间代谢差异是竞争的核心驱动力。早期小鼠胚胎中,低c-MYC或线粒体功能缺陷(如TCA循环受阻)的细胞因代谢劣势被淘汰。有趣的是,RasV12转化细胞通过上调PDK4抑制丙酮酸脱氢酶,导致线粒体膜电位下降而成为"失败者"。但果蝇中Mychigh细胞却呈现"胜利者"表型,其糖酵解增强和乳酸外排形成代谢流,揭示代谢调控的双向性。饮食因素如高脂饮食通过PI3K/mTOR通路削弱正常细胞对癌前病变(如scrib突变克隆)的清除能力,提示代谢疾病与肿瘤发生的潜在关联。

蛋白质稳态失衡

核糖体缺陷引发的蛋白质毒性压力(proteotoxic stress)是古老的竞争信号。果蝇Minute细胞因核糖体突变导致蛋白聚集,激活整合应激反应(ISR)和氧化应激(Nrf2通路)。关键转录因子Xrp1通过正反馈放大应激信号,促使细胞被淘汰。哺乳动物中,E3泛素连接酶VprBP/DCAF1缺失同样引发核糖体应激,但可能通过p53而非Xrp1执行清除。值得注意的是,抑制mTOR可通过增强自噬缓解蛋白质毒性,为神经退行性疾病与竞争失调的关联提供线索。

机械力博弈

细胞对机械压力的敏感度决定其命运。p53高活性细胞因压缩耐受性差成为"失败者",而YAP高表达的人类多能干细胞则通过增强肌动球蛋白收缩力抵抗挤压。黏附特性改变也是关键:果蝇生殖干细胞通过调控Dystroglycan-基底膜黏附占据生态位,而小鼠表皮中胶原XVII(COL17A1)表达量差异直接引发竞争。RasV12细胞的命运更凸显情境依赖性——在MDCK细胞中因连接缺陷被挤出,但在果蝇notum中却通过ERK抑制碾压野生型细胞。

多维网络的交叉对话

这些机制并非孤立存在:p53既是机械敏感的"裁判员",又受代谢产物(如ROS)调控;YAP与PI3K形成机械-代谢调控轴;胶原XVII的降解同时响应氧化损伤和YAP激活。这种网络化调控确保组织能整合多种应激信号(如基因毒性应激可同时触发p53和胶原XVII通路)实现稳健的质量控制。这些交叉节点为干预疾病(如增强抗癌竞争或延缓衰老)提供了精准靶标。

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