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线粒体是细胞中的能量工厂，包含自身的遗传物质和RNA分子。近日，来自德国癌症研究中心等机构的科学家在国际期刊《自然》上发表了一篇题为《线粒体RNA修饰塑造转移代谢可塑性》的研究报告，他们发现线粒体RNA修饰可能通过支持线粒体蛋白质的合成来增强癌细胞的侵袭性增殖。
线粒体是细胞中的能量工厂，包含自身的遗传物质和RNA分子。近日，来自德国癌症研究中心等机构的科学家在国际期刊《自然》上发表了研究报告，他们发现线粒体RNA修饰可能通过支持线粒体蛋白质的合成来增强癌细胞的侵袭性增殖。现在研究人员已经确定，与线粒体RNA高水平修饰相关的特定基因表达特征可能与人类头颈癌的转移和不良预后有关。当研究人员阻断癌细胞中负责RNA修饰的酶的功能时，转移性癌细胞的数量就会减少，而在实验室环境中，抑制线粒体中蛋白质合成的特定抗生素也可能抑制癌细胞的侵袭性扩散。
转移是癌症相关死亡的主要原因。作为一个多步骤的过程，转移始于肿瘤细胞通过基底膜侵入周围的脉管系统或淋巴系统，结束于继发肿瘤部位的定植。为了成功转移，肿瘤细胞必须动态适应不断变化的微环境。代谢可塑性允许肿瘤细胞在不利条件下存活，包括缺氧和饥饿，特别是在增殖无关的过程中，如从原发肿瘤扩散。线粒体是具有生物能量、生物合成和信号的细胞器，是压力感知不可或缺的一部分。由于线粒体允许细胞快速适应环境线索，它们是肿瘤发生的大多数方面的重要介质。然而，人类肿瘤细胞如何快速调节线粒体和糖酵解能量生产之间的平衡的精确分子机制仍不清楚。研究人员在文章中指出，tRNA可能是这台细胞机器的一部分，它主要负责在蛋白质组装过程中提供单一氨基酸成分。研究人员发现，线粒体trna上的分子修饰可能是癌细胞转移过程中支持蛋白质生成的一种控制机制。
癌细胞的入侵是一个非常消耗能量的过程。研究人员发现，在线粒体tRNA中发现的特定化学修饰m5C(5-甲基胞嘧啶)可能是癌症转移所必需的。M5C修饰可以促进线粒体中蛋白质的合成，从而可能促进呼吸链成分的产生。只有具有高水平m5C和f5C的癌细胞，才能提高线粒体转译率并为OXPHOS提供燃料，侵入细胞外基质并从原发肿瘤中扩散。阻止m5C的形成和抑制线粒体转译都能抑制体内转移。总之，该研究表明，线粒体RNA修饰调节代谢重编程，这是原发肿瘤肿瘤细胞侵袭和扩散所必需的。
一种叫做NOP2/Sun RNA甲基转移酶3 (NSUN3)的特殊酶可能负责m5C的RNA修饰。当研究人员关闭NSUN3的表达时，线粒体中的tRNA似乎被修饰得更少，癌细胞的侵袭性扩散也减少了。那么NSUN3能作为转移性癌症的生物标志物吗?基因表达特征可能提示较高水平的NSUN3细胞和较高水平的m5C可能有助于预测头颈癌患者的淋巴结转移和更严重的疾病进展。
特异性抗生素可抑制线粒体中的蛋白质合成而不影响细胞质中一般蛋白质的合成。因此，研究人员推测，这些制剂对癌细胞的作用可能与NSUN3缺失的作用类似。事实上，使用抗生素治疗，如氯霉素和强力霉素，可以减少癌细胞的侵袭性扩散，使用抗生素也可以减少小鼠模型淋巴结内癌细胞的数量。
阻断肿瘤细胞从原发肿瘤的扩散是阻止肿瘤细胞在远处成功定植从而防止复发的一种方法。研究人员提出，抑制线粒体RNA修饰是阻止肿瘤发展后期癌细胞扩散的一个有前途的治疗机会。NSUN3是一个非常有前途的药物靶点，因为作为一个独立的酶，它只负责线粒体m5C的形成。下一步，研究人员需要探索阻断线粒体中蛋白质合成的潜在长期副作用。
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