在繁忙的十字路口，交通信號通常有利于道路保持最大體積以使交通暢通。同樣的，人體中的細胞分裂是由一些蛋白質(zhì)調控的，這些蛋白控制著(zhù)細胞如何分裂、移動(dòng)和保護自己免受壓力。

最近，華盛頓大學(xué)工程和應用科學(xué)學(xué)院工程學(xué)教授RohitV.Pappu和他的前博士后研究員RahulDas，與圣裘德兒童研究醫院的RichardKriwacki及其研究小組合作，揭示了如何迅速阻止癌細胞分裂的分子邏輯。相關(guān)研究結果發(fā)表在最近的《PNAS》雜志。

該研究小組研究了p27蛋白，這個(gè)蛋白的任務(wù)是阻止細胞分裂或減緩其分裂。Pappu說(shuō)，這是一項重要的工作，因為在p27和其他類(lèi)似蛋白中的遺傳突變，在癌癥中是一個(gè)主要罪魁禍首。

Pappu說(shuō)：“了解p27抑制劑如何起到‘細胞周期抑制劑’的作用，是弄清如何設計p27模擬化合物的關(guān)鍵，這些化合物可以阻止細胞的增殖生長(cháng)——這是人類(lèi)癌癥的一個(gè)關(guān)鍵特征。”

在前期的工作中，Kriwacki的團隊表明，p27的存在可作為細胞分裂的一個(gè)停止標志。通過(guò)添加一個(gè)磷酸基修改一個(gè)關(guān)鍵的氨基酸，可啟動(dòng)p27的退化，這讓p27進(jìn)入細胞的垃圾桶,從而移除了停止標志，讓細胞繼續分裂。

Pappu和Kriwacki實(shí)驗室之間的協(xié)作，開(kāi)始圍繞一個(gè)共同的興趣，即所謂的內在無(wú)序蛋白質(zhì)。與傳統的蛋白質(zhì)不同，p27和其他內在無(wú)序的蛋白質(zhì)，無(wú)需折疊成定義良好的三維結構，就可以執行它們的功能。

2013年，Pappu和Das——現在是羅思伯格兒童疾病研究所的生物信息學(xué)科學(xué)家，也是耶魯大學(xué)癌癥中心的訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，發(fā)現內在無(wú)序蛋白質(zhì)的形狀和大小是由線(xiàn)性序列中正負電荷的氨基酸的模式調控的。這一發(fā)現開(kāi)辟了一種設計策略，通過(guò)這種策略，研究人員研究了反向電荷的殘基模式改變對一種特定氨基酸磷酸化效率的影響，這種氨基酸控制著(zhù)p27的降解，并能停止細胞分裂。

Pappu說(shuō)：“所有設計的變體可提高p27的磷酸化效率，從而意味著(zhù)天然發(fā)生的序列模式，已經(jīng)進(jìn)化到確保一種更持久的停止信號標志。”

Pappu說(shuō)，這一結果可幫助他的團隊和其他科學(xué)家發(fā)現細胞周期以及由內在無(wú)序蛋白質(zhì)控制的其他各種細胞過(guò)程的分子邏輯。

Pappu表示：“我們已經(jīng)設計了一種策略，可以應用于各種系統，以弄清這些無(wú)序蛋白發(fā)揮功能的分子邏輯。這將讓我們了解影響細胞分裂、細胞運動(dòng)和程序性細胞死亡的分子開(kāi)關(guān)的調控機制。”