低剂量干扰素-γ维持急性髓系白血病干细胞自我更新
RCCD1(Regulator of chromosome condensation domain-containing protein 1)是RCC1超家族的成员,含有一个RCC1-like domain(RLD)结构域,其特征是由51-68个氨基酸的多个重复的RCC1序列。功能和结构研究表明,该家族的典型成员RCC1结合到组蛋白H2A/H2B二聚体和核小体DNA上,并作为Ras同源物Ran的鸟苷交换因子,促进有丝分裂的进行。还有报道称,RCCD1参与了卫星重复序列(satellite repeats)的转录抑制和染色体分离,可能通过与组蛋白H3K36去甲基酶KDM8的相互作用。有趣的是,最近基于122,977例欧洲祖先的乳腺癌病例和105,974对照的转录组全关联研究确定了RCCD1作为乳腺癌的潜在驱动因子。此外,研究表明RCCD1在肺腺癌和非小细胞肺癌中异常高表达,最初的证据表明RCCD1的致癌效应源于其在细胞骨架微管稳定性和TGF-β诱导的上皮间质转化中的调节作用。显然,RCCD1的致瘤潜力还需要进一步阐明。
线粒体是真核细胞的动力站,由外线粒体膜与胞浆隔开。在线粒体内,内膜折叠成内突的基质,氧化磷酸化蛋白就位于其中。虽然线粒体蛋白和RNA的大多数成分是由细胞核编码并导入到细胞器内,但呼吸复合物的13个核心蛋白组分和线粒体翻译系统的必需RNA是由线粒体DNA(mtDNA)编码的,mtDNA被紧凑地装入矩阵内的离散线粒体核小体中。核小体是动态结构,均匀分布在整个线粒体网络中,在其中超过50个核小体相关蛋白直接或间接地调节mtDNA的维护和基因表达。主要的核小体包被蛋白是线粒体转录因子A(TFAM),它通过其高机动性群(HMG)结构域插入到DNA的小沟中,并将DNA弯曲成U型。TFAM还以一种特异序列的方式结合mtDNA,以招募线粒体DNA定向RNA聚合酶(POLRMT)和线粒体转录因子B2(TFB2M)启动mtDNA转录。
在内线粒体膜内部,线粒体接触位点和基质有序系统(MICOS)是形成和维持基质结构的关键多蛋白组装体。在酵母中已经描述了MICOS的两个主要亚组分,即Mic60-Mic19-Mic25亚组分和Mic10-Mic13-Mic26-Mic27亚组分,分别以Mic60和Mic10为核心组分。人类MICOS复合物基本上保留了这样的排列方式,尽管核心组成和相关因子更为复杂。在MICOS亚基中,MIC60是一种丰富的蛋白,通过其氨基端锚定到内线粒体膜上,在那里伸向基质,其大部分蛋白结构暴露在内膜空间中。MIC60的耗竭显著影响线粒体形态和其他MICOS成分的蛋白水平,表明MIC60是MICOS复合物的中心组织者。
除了能量生产外,线粒体中的呼吸复合物,尤其是复合物I和III,是细胞活性氧(ROS)的主要来源。ROS水平升高可能导致mtDNA突变的积累,破坏线粒体生物能学,最终导致细胞死亡。此外,过多的ROS产生可能通过激活促生存的信号通路,增强葡萄糖代谢,加剧基因组不稳定性来促进肿瘤发生。总体而言,肿瘤细胞线粒体基质中的非特异性ROS生成在缺氧期间减少,在细胞充氧时增加。然而,越来越多的证据表明,在缺氧期间,ROS从复合物III中释放的现象会出现相反的增加,尽管具体机制尚未描述。
在本研究中,作者报告了RCCD1存在于线粒体基质中,并通过与MICOS复合物的相互作用附着到内膜上。重要的是,RCCD1以一种与序列无关的方式直接结合到mtDNA上,从而调节mtDNA的转录、氧化磷酸化和ROS的产生。在乳腺癌细胞缺氧条件下,上调的RCCD1减少了过多的ROS生成,并减轻了凋亡,在体外和体内都有利于肿瘤细胞的生存。值得注意的是,RCCD1先前被鉴定为组蛋白H3K36去甲基酶KDM8在HEK293细胞中染色体分离所需的伴侣。虽然这对RCCD1的功能注释暗示了其核定位,但未对RCCD1的亚细胞分布进行检查。在作者的研究中,作者通过细胞分馏实验证明在HEK293细胞中RCCD1在细胞核中的含量较MCF-7细胞多。因此,RCCD1的相对核/线粒体分布可能是细胞类型依赖的,这可能有助于蛋白的功能偏好和/或对各种刺激的响应。需要进一步的研究来阐明这些问题。
线粒体核小体是分布在整个线粒体网络中的动态结构。它们相对较大的大小使它们不太可能在线粒体内自由移动。相反,实施了特定的机制来将核小体锚定在内线粒体膜上,以及线粒体的持续融合和分裂也可能影响它们的分布。使用相关的3D超分辨荧光与电子显微镜相结合,已经表明核小体与内线粒体膜密切相关。先前的研究表明,对mtDNA复制至关重要的解旋酶TWINKLE与内线粒体膜相关,并有助于mtDNA膜的结合。