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谈到癌细胞，我们会想到它异常的增殖速度，或者强大的组织侵袭能力。除了这些外部特征，癌细胞内部其实也会经历着剧烈的变化，尤其是染色体非整倍性，不稳定性和碎片化是促进癌细胞生长的重要动力。
由于染色体混乱导致的错误分离，癌细胞无法将染色体进行平均分配，而子代癌细胞也因此会产生许多微核结构来储存这些染色体片段。这些微核结构与正常的细胞核处于分离状态，能一定程度控制染色体碎片。
但问题在于，微核又是极其脆弱的，它的核膜很容易被破坏。一旦核膜坍塌，其中的DNA片段就会释放到细胞质中，进一步促进染色体重排和表观遗传变化，这是推动癌细胞进化、特征重塑以及产生耐药性的关键原因。因此，了解癌细胞微核相关机制对于探索新的肿瘤治疗策略有重要意义。
图片来源：123RF
就在近期的《科学》期刊上，两篇背靠背论文从两方面带来了对癌细胞微核的全新认知，填补了该方向的研究空白。
其中一项研究由纪念斯隆-凯特琳癌症中心的研究团队完成，该研究主要想知道，微核的核膜具有哪些保护措施，又有哪些因素会破坏这些措施并导致核膜无法复原。
从微核与细胞核的比较中，研究者得到了一些启示，首先微核的大小约为细胞核的1/20~1/5，并且微核的核膜稳定性较差，核孔功能异常，层粘连蛋白B1水平更低，微核的核膜发生破裂后也更难修复。
▲细胞核与微核大小比较（图片来源：Dr. Melody Di Bona, the Samuel Bakhoum Lab, Memorial Sloan Kettering Cancer Center）
另外值得关注的是，活性氧（ROS）曾被认为积极参与了微核的核膜破坏，比如调控ROS的水平就能够操纵核膜破裂的速率。而在新研究中，作者借助蛋白质组学手段，分析了ROS操控下有哪些蛋白受影响，其中负责核膜修复的蛋白ESCRT III会明显受到ROS的干扰。
并且核膜内的另一种蛋白CHMP7也对ROS水平升高异常敏感，当ROS升高，CHMP7会开始不断聚集，并且不再从微核内部正常地输出到外部。持续存在的CHMP7对于微核稳定是破坏性的，它可以与核膜蛋白LEMD2异常结合，进一步促进核膜结构破裂和坍塌。
▲研究示意图（图片来源：参考资料[1]）
最后，ROS还会募集自噬相关蛋白p62，这给微核带来了最后一击。p62会不断降解ESCRT III，让核膜无法实现修复，最后走向破裂。
在另一篇论文中，意大利与美国的合作团队接力式地破解了p62的作用机制细节。实验中，作者比较了微核与细胞核的蛋白质组成。结果显示p62蛋白明显会在微核的核膜中富集，而且p62的定位往往与线粒体有关，这是因为线粒体会释放更多的ROS来诱导p62的表达。检测中，与不表达p62的微核相比，那些p62表达阳性的微核往往离线粒体更近。
作者发现，无论是正常细胞还是癌细胞，只要提升ROS的水平就会让p62蛋白随之增加，微核破裂情况更加严重。而在肿瘤样本中，p62水平越高，样本来源的患者预后就要更差，这也说明p62与癌症的侵袭性是息息相关的。
▲线粒体靠近微核时，会释放活性氧促进微核破裂（视频来源：Dr. Melody Di Bona, the Samuel Bakhoum Lab, Memorial Sloan Kettering Cancer Center）
研究者指出，针对微核的这些发现可以帮助我们更好地理解癌细胞的侵袭性行为，从而帮助我们找到更好的治疗和预防策略。
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参考资料：
[1] Micronuclear collapse from oxidative damage. Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj8691
[2] A p62-dependent rheostat dictates micronuclei catastrophe and chromosome rearrangements. Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj7446
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