作者杰里米·拉姆齐，橡树岭国家实验室 圣
裘德研究人员埃里克·吉布斯为中子实验准备样本，以研究蛋白质肿瘤抑制剂的不同成分，从而更好地理解其在缓解应激细胞中的癌性活动中的作用
荣誉:ORNL/吉纳维芙·马丁 细胞通常被称为生命的组成部分，是复杂而高度动态的
内部编码的遗传信息使它们能够构建生物分子成分，如蛋白质、脱氧核糖核酸和核糖核酸，这些成分组装成更大、更复杂的单元——从无数细胞器到最终的完整细胞——进而形成组织，然后形成整个生物体
对组织水平的控制对生命至关重要，但不受控制的细胞生长会导致许多致命疾病，包括癌症
为了研究当细胞有癌变的风险时，细胞内部会发生什么，在圣
裘德儿童研究医院一直在能源部橡树岭国家实验室(ORNL)使用中子
该团队正在寻找更好地理解当细胞受损时，核仁(细胞内无膜的细胞器)的改变状态
在原子和分子尺度上对细胞行为的新见解将有助于更好地检测和治疗多种形式的癌症
“100多年来，众所周知，癌细胞的核仁比正常细胞大
核仁就像液体工厂，或者生产核糖体的装配线——核糖体是一种将氨基酸连接在一起制造蛋白质的复杂酶
核糖体的产生水平与细胞生长的速度有关，”埃里克·吉布斯说，他是克里瓦基团队的博士后研究员
“防止不受控制的核糖体生物发生对于防止癌细胞在全身的繁殖或扩散至关重要
" 2020年初，在COVID-19大流行开始之前，吉布斯在ORNL散裂中子源(SNS)进行了中子散射实验，以研究两种核仁蛋白——核磷蛋白和一种称为替代阅读框架(ARF)的天然肿瘤抑制蛋白之间的相互作用。
当细胞感觉到癌变过程中的早期变化时，就会表达急性肾功能衰竭肿瘤抑制因子——这一过程被称为致癌应激
根据吉布斯的说法，核磷蛋白有助于核仁中核糖体成分的组装，包括多种蛋白质和核糖核酸分子
核磷蛋白还充当组装好的前核糖体颗粒从细胞核(在核仁中是与膜结合的细胞器)运输到细胞核外细胞质的护送者，所有细胞蛋白质都在细胞质中合成
“当细胞经历致癌应激时，ARF肿瘤抑制因子过度表达或上调，并通过导致前核糖体颗粒卡在核仁中而关闭核糖体装配线，从而停止蛋白质生产，”他说
吉布斯说，急性肾功能衰竭肿瘤抑制因子很重要，因为它是几乎所有癌症中突变最多的三个基因之一
St以前的研究
裘德和其他研究人员发现，当ARF基因被删除时，细胞核仁的大小增加，核糖体组装的速度也增加
他们发现这种细胞会比正常健康细胞产生更多的蛋白质，导致异常的癌细胞生长和增殖
理解其机制，或者确切地说是了解急性肾功能衰竭是如何工作的，对于更深入地理解肿瘤抑制至关重要，这可能会为改善患者的治疗带来新的见解
一个关于急性肾功能衰竭机制的假设涉及一个叫做液-液相分离的过程——油和水混合在一起时分离的同一过程
虽然细胞核充满了被膜包裹的液体状核质流体，但细胞核内的核仁没有这种膜屏障，主要由通过相分离结合在一起的蛋白质和核酸组成
研究员米歇尔·托尔伯特，吉布斯的同事，在圣
裘德儿童研究医院，在ORNL散裂中子源的EQ-SANS仪器上，为中子散射实验准备溶液中的蛋白质样品
荣誉:ORNL/吉纳维芙·马丁 当核蛋白和其他蛋白质或核糖核酸在溶液中分离并混合在一起时，就会形成相分离的液滴
液滴的一致性类似于核仁的生理环境，并提供了一个模型系统来研究核磷蛋白和不同蛋白质或核糖核酸之间的相互作用
在大多数情况下，液滴是高度流动性和液体状的，使它们能够融合成更大的液滴
但是当核蛋白与ARF混合时，稠度更凝胶，更坚硬，这显著地限制了液滴融合
“那么，这是为什么呢？是关于核蛋白分子的组织吗？不同浓度的ARF会导致核蛋白分子或多或少的移动吗？核磷蛋白分子是离得更远还是靠得更近？这些是我们真正热衷于调查的事情，”吉布斯说
“我们认为这与急性肾功能衰竭对核磷蛋白相分离的影响有关——可能当急性肾功能衰竭过度表达时，核仁变得更加坚硬，因为核磷蛋白分子间隔更近
" 中子是研究生物物质的理想探针，因为它们带中性电荷，对样品无破坏作用，对氢等轻元素敏感
它们可用于测量分子在各种环境和条件下的大小、形状和组织，这些都是其他技术无法达到的
使用ORNL国家科学院的EQ-SANS仪器，Gibbs能够分析许多不同样品的分子结构，这些样品含有不同浓度的急性肾功能衰竭和核磷蛋白
这些实验有助于确定急性肾功能衰竭如何影响试管中相分离液滴中核蛋白分子的结构组织，并为急性肾功能衰竭如何在抑制肿瘤的同时阻止核仁中核糖体的生物发生提供了新的见解
“关于中子的一个很酷的事情是，我们能够使用对比度变化，这使得我们能够在只观察液滴内的ARF分子或只观察核磷蛋白分子之间进行切换，此外还能够同时观察两者
“我们已经确定了急性肾功能衰竭肿瘤抑制因子的一些有趣特征
吉布斯说:“例如，它有某些疏水基序，排斥水，还有带正电荷的亲水基序，吸引水——这两种基序都会影响ARF如何与核磷蛋白结合，并通过相分离形成液滴。”
“我们对这些相互作用了解得越多，我们对抗癌症的能力就越强
" 克里瓦奇补充说，“这些观察首次表明，需要通过相分离的透镜来观察人类的关键肿瘤抑制蛋白——急性肾功能衰竭，以了解其对癌前细胞中核仁的抑制作用
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