肺細胞週期性拉伸與神經母細胞瘤粒線體分裂抑制之蛋白體學研究

Abstract

蛋白體學方法提供了現代科學更全面性研究的渠道，讓我們能更深入了解生物系統中複雜的交互作用，蛋白體學有別於傳統探討個別蛋白質，蛋白體學探討的是高通量的蛋白質混和物。蛋白質可以透過後轉譯修飾來調控蛋白質功能的活性，其中蛋白質磷酸化就是最常見的後轉譯修飾。我們利用整合磷酸化蛋白質體和蛋白質體學方法，探討了週期性拉伸誘導肺細胞的分子機制和粒線體分裂抑制劑於神經母細胞瘤的作用機制。在週期性拉伸實驗中，我們選擇人類肺細胞，因為人體的肺臟會因呼吸時收縮，所以細胞並不是處於靜止狀態，我們探討了肺癌細胞和肺纖維細胞間磷酸化蛋白質的程度，發現有對拉伸敏感的磷酸位點，也有細胞屬性特有的磷酸化反應位點。有趣的是，兩個細胞株在經過二十四小時的週期性拉伸後，粒線體傾向於分裂為體積更小的粒線體，除此之外，經過二十四小時拉伸的細胞，細胞排列的方向會垂直於拉伸方向。 粒線體被譽為細胞的能量工廠，尤其重要在需要大量傳輸訊息的神經細胞，其本體、觸手狀的軸突與樹突都可以發現粒線體的蹤影，粒線體對神經細胞是相當重要的。近幾年隨著顯微鏡學的進步，發現粒線體動態變化(Mitochondrial Dynamic)會影響細胞生理，而過去的研究指出粒線體的融合(Mitochondrial fusion)與分裂(Mitochondrial fission)支持了神經細胞不同階段的生長所需。粒線體分裂抑制劑(mdivi-1)是最常被拿來做粒線體融合分裂實驗的藥劑，但近年的研究發現，它影響的不只是粒線體的型態，在動物模型中被證明有助於減緩阿茲海默症，並影響了細胞週期。在本篇研究中，我們利用蛋白體學、磷酸蛋白體學和生物資訊學進行大數據分析，我們發現Mdivi-1 處理後的神經母細胞瘤細胞SK-N-BE(2)C 胞內絲胺酸(Serine)濃度上升，同時它也活化細胞凋亡路徑和降低神經醯胺(Ceramide)濃度，Mdivi-1 還會促進PSMA3S250 去磷酸化，有趣的是，我們發現Mdivi-1 會同時促進生存和死亡訊號，絲氨酸含量充足和粒線體融合屬於細胞存活訊號，而PSMA3S250 去磷酸化、細胞凋亡路徑和降低神經醯胺(Ceramide)濃度屬於細胞死亡訊號，我們推測因為死亡訊號大於存活訊號，所以經過24 小時處理後的神經母細胞瘤傾向死亡。我們希望透過此研究來挖掘目前未知的分子機制，也期望此項研究能神經母細胞瘤病患提供一個新的且有效的治療策略。 本篇論文使用了多維蛋白體學和標靶代謝體研究細胞週期性拉伸和粒線體分裂抑制劑對於癌細胞的作用機轉，希望未來能應用在肺癌與神經母細胞瘤的治療策略。