导致癌症的基因也会引导神经回路的生长？

在发表在PLOS ONE上的一项新研究中，Erik Lundquist和他在堪萨斯大学实验室的同事们增加了致癌基因Src在我们生物学中所起作用的新细节，表明该基因是神经系统健康发育所必需的。

　　

许多人都熟悉致癌基因，这些基因长期以来被认为与人类癌症有关，比如“Src”基因。

人们不太了解的是，致癌基因的进化不仅仅是为了引起物种的癌症，而是为了控制正常的生长和分化。

堪萨斯大学(University of Kansas)负责研究的副校长、分子生物科学教授Erik Lundquist说:“当一个有机体从一个受精卵生长到形成所有不同的组织类型时，包括Src在内的致癌基因会进化到控制这些正常事件。要了解这些致癌基因在癌症中的作用，重要的是要了解它们在正常发育过程中没有缺陷时的作用。当Src发生突变导致其出现缺陷时，它就变成了致癌基因。但我们正在研究Src在正常发育背景下的作用。”

现在，在PLOS ONE上发表的一项新研究中，Lundquist和他在堪萨斯大学实验室的同事们为Src在我们的生物学中所起的作用增加了新的细节，表明该基因是神经系统健康发育所必需的。

这项工作依赖于一种叫做秀丽隐杆线虫的模式生物，这是一种线虫，它的Src基因与人类非常相似，但被称为“Src -1”。

“有趣的是，当人类和这种蠕虫最后有一个共同的祖先时，大约6亿年前，Src蛋白的大部分功能已经在那个共同的祖先身上得到了解决，”Lundquist说。“我们对这种模式生物(线虫)中SRC-1蛋白的研究，将与它在人类生长发育中的作用有关，因此与人类发病机制和癌症有关。”

通过在Lundquist的实验室使用CRISPR基因编辑技术完全敲除线虫中SRC-1基因的功能，KU研究人员发现该基因通过引导轴突在神经系统的发育中起着关键作用。

“随着神经系统的发育，神经元诞生了，它们必须精心设计这些被称为轴突的结构，”Lundquist说。“轴突是神经系统的电线。SRC-1蛋白参与这些轴突的正常发育。例如，在人类的情况下，如果你的脊髓中有一个运动神经元，那么轴突是如何从你的指尖到肌肉，而不是从你的胃到肌肉的?这叫做轴突引导。SCR-1蛋白在轴突引导中起着关键作用，这篇论文也证明了这一点。”

伦德奎斯特在堪萨斯大学的合作者是研究生研究助理Snehal Mahadik和前本科生Emily Burt。

“Snehal最初是我们实验室的一名研究生，几年前完成了这项工作并获得了博士学位，”Lundquist说。她还与实验室的一名本科生Emily合作，她帮助做了很多实验，并负责一些分析。”

堪萨斯大学的研究小组确定了SRC-1如何参与轴突生长的新细节，发现SRC-1调节一种被称为生长锥的细胞结构。

Lundquist说:“它就像轴突的方向盘，引导轴突到达它的目标——一个运动神经元或神经系统中的另一个神经元——形成突触。”“因为轴突需要在适当的位置形成突触，SRC-1蛋白在轴突引导中起作用。”

此外，该团队还解决了关于SRC-1在正常发育过程中如何促进轴突引导的科学争论。

Lundquist说:“关于这个基因的作用，文献中存在一些差异，我们通过完全删除它来解决这个问题——这是相当明确的。事实证明，大多数人用来研究线虫体内SRC-1的突变并不是基因功能的丧失。它是基因的一种激活形式，更像是致癌基因的作用。”

Lundquist还在堪萨斯大学癌症中心和堪萨斯大学基因组学中心工作，他说致癌基因经常失去被其他蛋白质调节的能力，导致不受控制的活性，从而导致致癌。

“SRC-1基因的突变是这样的，”他说。“但我们做了一个干净、精确的敲除，确保该基因在生物体中没有潜在的功能。我们发现表型(它的物理外观)与之前的突变相反，证实了之前的突变不是功能丧失，而是基因的过度活跃形式。”

这项工作是开发脊髓损伤和中风新疗法的第一步，这些疾病涉及神经元损伤和死亡。

“在遗传学中，经常有分子磁带在不同的事件中被重复使用，”Lundquist说。“我们正在寻找并定义Src在轴突引导中使用的磁带。但同样的磁带也可能参与与肿瘤发生和癌症有关的过程。这种理解为我们提供了更多的治疗干预目标。”

堪萨斯大学的研究人员说，如果科学家们能够理解Src是如何与它的效应器结合在一起的，那么它就扩大了治疗干预的目标，这些蛋白质可以被特定的药物化合物特异性地修饰，也许是以以前没有意识到的方式。因此，这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持。

他说:“了解这些蛋白质在这种情况下是如何相互联系的，这对生物医学研究具有更大的重要性。还有可能修复或减轻中风、缺氧和中风或脊髓损伤后的神经损伤的影响。我们的中枢神经系统不能很好地再生，所以了解神经元如何正常生长可能最终有助于我们了解它们如何再生。”

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