当阳光照射到我们的皮肤时,会带来温暖和活力。然而,在这温柔、热烈的光束之下,隐藏着一个潜在的威胁——紫外线(UV)辐射,这是阳光中最具能量的部分。
自然阳光中存在三种紫外线,分别是UVA、UVB和UVC。除了光子能量较低的UVA辐射之外,波长为280~315纳米的UVB,和波长为100~280纳米的UVC都可以诱发DNA损伤,导致晒伤,增加患皮肤癌的风险。
虽然紫外线会破坏DNA并导致皮肤癌已成为众所周知的事实,但它们对另一种重要分子——RNA的影响,却常常被忽视。在一项新发表于《细胞》的研究中,一组研究人员发现了一种复杂的细胞屏蔽机制,这种机制可以保护细胞,使它们免受由紫外线辐射引起的RNA损伤所造成的有害影响。
细胞水平上的遗传
母亲和孩子之间有着紧密的联系,但你或许不知道的是,这种母子关系之间的紧密联系可以一直延伸到细胞水平。
在细胞分裂过程中,新的子细胞会从母细胞那里继承遗传物质和其他分子的混合物。这种遗传既包括一些有益的成分,也包括潜在的有害突变或受损分子:有益部分可以帮助它们获得一个强健的生命开端,而有害部分则会对新生子细胞构成重大挑战。
一直以来,科学家们并不了解,子细胞是如何控制并减轻这些有害遗传的影响的。直到现在,在新的研究中,研究人员发现了一种复杂的机制,通过这种机制,母细胞可以将一套防御系统传递给子细胞,使子细胞可以保护自己,不会继承母细胞中因紫外线而造成的RNA损伤。
DHX9的奥秘
在实验中,当研究人员在测试细胞对各种应激的反应时,他们意外地发现,在紫外线辐射后,一种名为DHX9的蛋白质会聚集在细胞质内,形成液滴结构。
DHX9是一种通常存在于细胞核中的酶,具有与RNA结合的能力。发现这种蛋白质在细胞核之外形成液滴,让研究人员非常惊讶。他们将这比喻成在沙漠中发现了一个巨大的雪球。
由于已知紫外线辐射会导致DNA损伤,因此,研究人员一开始怀疑这些DHX9颗粒参与到了一种防御DNA损伤的机制中。然而,事实与猜测相反,他们发现,各种形式的DNA损伤,都无法触发DHX9颗粒。这一发现令研究人员诧异,他们开始深入调查真正的诱因。
为此,研究人员开发了一种突破性的液滴提取法,能够直接从细胞中分离这些颗粒并分析其含量。他们惊讶地发现,作为一种应激颗粒,DHX9颗粒中充满了受损的RNA。
在紫外线诱导的RNA损伤后,蛋白质DHX9(绿色)和G3BP1(红色)在细胞质中形成应激颗粒。细胞核显示为蓝色。DHX9也存在于细胞核中。(图/MPI of Immunobiology and Epigenetics/ Akhtar)
新研究表明,当细胞检测到紫外线照射引起的RNA损伤时,它们会迅速将受损的RNA分子捕获到DHX9颗粒中,防止它们造成进一步的伤害。这种保护机制有效地限制了损伤,确保了损伤不会在细胞内不受控制地扩散,造成进一步的混乱。
子细胞的保护机制
更让人惊喜的是,研究人员观察到,DHX9颗粒细胞总是成对出现的,这表明它们不是在原始的被紫外线损伤的母细胞中形成的,而是后来在新生的子细胞中形成的。
研究人员通过活细胞视频成像,清晰地观察到,DHX9通常存在于细胞核中,但在细胞分裂后不久,当两个子细胞形成时,它就聚集在细胞质中形成了液滴。
紫外线诱导RNA损伤后,DHX9(黄色)和G3BP1(紫色)蛋白在细胞分裂后形成应激颗粒。(图/MPI of Immunobiology and Epigenetics/ Akhtar)
而且有趣的是,在子细胞中阻止DHX9颗粒的形成,会导致严重的细胞死亡,这凸显了子细胞发现并将其祖细胞受损的RNA储存到DHX9颗粒中的能力。
研究人员表示,了解我们的子细胞如何抵御紫外线诱导的亲本RNA损伤,不仅加深了我们对细胞周期的理解,也为医学研究开辟了新的可能性。
科学家已经知道,晒伤、神经系统变性疾病、癌症等疾病,都与RNA平衡的破坏以及细胞周期的不规则性有关。如果能更好地了解新生细胞是如何选择性地识别和降解受损的RNA,或许就能够为以RNA管理不善或应激反应失调为特征的疾病,带来新的治疗靶点。
#创作团队:
编译:糖兽
排版:雯雯
#参考来源:
https://www.mpg.de/21712407/0315-immu-how-dhx9-stress-granules-protect-daughter-cells-from-uv-induced-rna-damage-153800-x?c=2249
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00231-9
#图片来源:
封面图&首图:JillWellington / Pixabay
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