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在尼克·莱恩(Nie)的著作《能量、性与自杀:线粒体与生命的意义》(Power,SexaodriaandtheMeaningofLife)中,莱恩将线粒体称为“死亡天使”
。
当细胞凋亡发生时,最初的一些变化便发生于线粒体内膜上。
凋亡所伴随的异常生化活动可以导致线粒体内膜遭受破坏,从而出现穿孔现象(图12b、12d所示)。
此时,线粒体将通过膜上新形成的小孔向细胞质释放出细胞色素c(一种对线粒体能量产生功能至关重要的蛋白),从而触发细胞凋亡。
有研究表明,将凋亡细胞的线粒体转入健康细胞中可导致健康细胞凋亡,这一结果证实了线粒体在细胞凋亡中的重要作用。
线粒体释放的细胞色素c可与细胞质中的其他几种蛋白质结合,形成凋亡小体复合物,进而激活一连串的“刽子手蛋白酶”
,它们不仅可以杀死细胞,还可以导致细胞核与细胞质的碎裂,便于其被邻近细胞吞噬。
鉴于内源性细胞死亡是发育进程中的一部分,这提示了凋亡基因存在的可能性。
美国的鲍勃·霍罗维茨(BobHorovitz)通过对秀丽隐杆线虫的研究,发现了几个与程序性细胞死亡相关的基因,因此与英国剑桥的约翰·苏尔斯顿(JohnSulston)和悉尼·布伦纳(SydneyBrenner)共同获得了2002年诺贝尔奖。
秀丽隐杆线虫是一种被广泛研究的线虫。
在发育过程中,秀丽隐杆线虫的1090个细胞中有131个因细胞凋亡而消失。
在这些“细胞死亡”
基因中,有几个是哺乳动物癌细胞中常常发生突变的基因,这证实了细胞凋亡是清除DNA受损细胞的重要机制。
细胞死亡基因的突变将导致细胞凋亡受阻,从而使得DNA受损或突变的细胞异常发育并形成肿瘤。
在大卫·莱恩(DavidLane)19岁时,他的父亲因癌症而去世,因此莱恩一生致力于研究正常细胞发生癌变时所发生的变化。
1979年,他发现了一种几乎在所有癌细胞中都会失活或缺失的蛋白——p53蛋白。
如果功能正常的p53以正常的水平存在于分裂细胞中,且细胞发生了DNA损伤(或DNA复制出现了错误),那么p53将触发细胞凋亡,或者启动细胞衰老的通路,阻止分裂行为。
因此,p53被称为肿瘤抑制基因和“基因组的守护者”
。
凋亡与衰老细胞将被免疫细胞识别(请参阅下一章内容),并通过吞噬作用被清除。
因此,即使在癌症晚期,恢复“p53反应”
也可以产生强大的防御作用,导致肿瘤体积缩小并阻止其进一步生长。
但不幸的是,将正常的p53导入癌细胞中并非易事,一些分子生物学策略目前仍在研发中。
通过基因疗法来治疗多种疾病的希望仍未真正实现,这是因为将基因及其产物以正确的数量和时间导入细胞中,同时避免产生严重副作用是一件极为困难的事情。
截至2010年,美国食品与药品管理局尚未批准通过任何基于p53的治疗药物;值得注意的是,中国在基于p53的治疗研究中取得了重大的进展,一种名为“今又生”
(Gendie)的药物已被用于头颈癌的治疗中。
[1]在细胞生长繁殖过程中,一般前一周期的结束就是下一周期的开始。
可是有些细胞不进入下一周期,而是暂时退出了细胞周期,细胞此时所处的时期称为G0期。
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