科学家发现了细胞存活关键过程的运作方式。他们最近在美国国家科学院院刊上发表的这项研究是第一个准确显示一种名为talin的蛋白质如何激活另一种称为整合素的关键蛋白在细胞膜上起作用的研究。
 
虽然研究人员专注于基础细胞生物学，但研究结果表明，针对像talin这样的蛋白质干扰这种激活过程，为科学家提供了一种解决癌症细胞的潜在方法。
 
该研究由Scripps Research佛罗里达校区教授Tina Izard博士实验室领导。该实验室专注于了解参与细胞粘附过程的蛋白质的结构和功能。没有这些蛋白质，细胞就不会发出信号或对周围环境起反应-细胞根本无法有效发挥作用。
 
关键的蛋白质细胞粘附是蛋白质整合素，其涉及某些癌症甚至出血性疾病。“整合素激活是细胞生物学中的一个基本过程，在重要的病理状态下也会出现问题，”Izard说。“整合素在癌症进展和转移中发挥关键作用，其中某些肿瘤类型表现出更高水平的某些整联蛋白。”
 
细胞粘附领域的一个长期谜团是如何激活talin（一种与整合素相互作用并使细胞粘附成为可能的蛋白质）的问题。研究人员Rangarajan Erumbi博士是Scripps Research的研究员和该研究的共同作者，他说过去的研究表明，talin与细胞膜相互作用以激活整合素，尽管详细的分子机制尚不清楚。
 
Erumbi说，了解talin的作用尤其重要，因为talin将整合素“胶合”到细胞内的细胞骨架中。“通过将多个参与者粘合在一起，talin为细胞带来稳定性，并有助于细胞迁移和分化等功能。”
 
为了回答整合素激活的问题，研究人员必须克服技术障碍，这些技术障碍以前阻止了科学家们看到蛋白质如何与细胞膜结合。经过多年的反复试验，研究人员结晶了与细胞膜相互作用的talin结构域，让他们使用X射线晶体学以高分辨率绘制出其结构。
 
它们的结构揭示了talin如何与细胞膜结合以激活整合素。在细胞内，talin存在于非活化状态，由talin的两端，其“头部结构域”和“尾部结构域”之间的相互作用限定。通过结合几种技术，科学家们可以证明脂质通过切断这种头尾相互作用并暴露与整联蛋白结合的踝蛋白区域来激活踝蛋白。
 
最后，研究人员已经确定了细胞膜在整合素激活中的分子基础。
 
Erumbi相信，仔细研究一下talin也可以为未来的癌症疗法打开大门，这些疗法可以针对talin-membrane相互作用来阻止肿瘤生长。尽管一些实验性肿瘤疗法靶向整合素在细胞膜上，但这些疗法的潜在问题是药物倾向于靶向细胞膜外部的区域。这意味着talin可能是肿瘤细胞中更好的靶标，同时会削弱粘附和细胞完整性。
 
“我们现在了解脂质生物学的这一方面，它为新型整合素治疗药物的开发奠定了基础，”Erumbi说。
 
Krishna Chinthalapudi是该研究的第一作者，“talin与细胞膜的相互作用对整合素激活和粘着斑形成至关重要。”