麻省理工学院研究发现,细胞膜中负电荷脂质浓度过高会锁死生长受体,导致细胞不受控分裂,为癌症治疗提供了调节细胞膜的新方向。

长期以来,人们一直认为细胞膜只是细胞的脚手架或组织外壳,起到结构支撑和屏障的作用。但麻省理工学院的一项新研究颠覆了这个观念。科学家们发现,细胞膜本身可能就是驱动癌症生长的隐形开关。

这项发表在eLife杂志上的研究显示,改变细胞膜的成分会直接改变膜受体的功能,进而影响细胞的增殖行为。研究的核心关注点是一种名为表皮生长因子受体(EGFR)的蛋白质。这种受体遍布全身器官表面,负责控制细胞生长。但在肺癌和胶质母细胞瘤等癌症中,这种受体往往过度表达,导致细胞疯狂分裂。

通常情况下,EGFR像是一个需要钥匙才能开启的引擎。只有当一种名为生长因子的信号分子与它结合时,受体才会改变形状,向细胞内部发出“开始生长”的指令。然而,Gabriela Schlau-Cohen教授带领的团队发现,如果细胞膜的化学环境发生了改变,这个开关就会失灵。

问题的关键在于一种带负电荷的脂质。在正常的细胞膜中,这种脂质的比例约为15%。研究人员利用一种名为“纳米盘”的模拟细胞膜技术发现,当负电荷脂质的浓度提升到60%时,EGFR受体就会被强制锁定在活跃状态。

在这种状态下,即使没有任何生长因子指令,受体也会源源不断地向细胞发出分裂信号。许多癌细胞确实表现出这种脂质水平升高的特征,这解释了为什么肿瘤细胞能像踩死油门的赛车一样不受控地生长。Gabriela Schlau-Cohen解释说,如果膜内负电荷过高,受体就会一直保持开启构象,不论是否有信号分子结合。

为了观察这一微观过程,论文第一作者Shwetha Srinivasan与Bin Zhang等研究者使用了单分子荧光共振能量转移技术。这就像是给蛋白质的不同部位贴上微小的发光标签,通过测量标签之间的能量传递速度,精确计算出蛋白质在不同环境下的形状变化。

有趣的是,研究团队还发现了另一种调节机制:胆固醇。当纳米盘中的胆固醇含量升高时,细胞膜会变得更加坚硬。这种刚性反而会抑制EGFR的信号传递,让受体安静下来。

这一发现为癌症治疗开辟了全新的思路。目前的药物研发大多盯着蛋白质受体本身,但效果往往因基因突变而受限。如果未来能开发出通过中和电荷来调节细胞膜物理特性的疗法,或许就能从外部熄灭这个失控的生长开关。这项研究提醒我们,对抗癌症不仅要关注细胞内的基因指令,也要关注包裹着生命的这层薄薄的膜。

本文译自 phys.org,由 BALI 编辑发布。