大多数生物都需要氧气来生长发育。即使是癌性肿瘤也是如此。这就是为什么肿瘤在缺氧的情况下，会很容易地长出新的血管，为生存创造新的生命线。
在一项新的研究中，来自美国斯克里普斯研究所和中国南开大学的研究人员精确地指出了让这种情况发生的分子机制，并提供了科学见解，从而有可能开发出有助于杀死肿瘤并阻止癌症在体内扩散的药物。相关研究结果近期发表在PLoS Biology期刊上，论文标题为“Phosphorylation of seryl-tRNA synthetase by ATM/ATR is essential for hypoxia-induced angiogenesis”。论文通讯作者为斯克里普斯研究所分子医学系教授Xiang-Lei Yang博士。
图片来自PLoS Biology, 2020, doi:10.1371/journal.pbio.3000991。
Yang说，这些研究结果还可能让人们设计出新的干预措施，促进患有心脏病和其他疾病的患者产生健康的血管。
Yang说，“我们已经发现了一个关键的调控步骤，它可以驱动缺氧组织的血管发育，最终为一种使得癌性肿瘤能够适应和生存的复杂过程创造了一幅更完整的图景。通过在分子水平上阻断这一过程，我们发现抑制肿瘤生长是可能的。”
在过去的十年里，Yang和她的团队已经发表了几项与细胞如何产生血管有关的关键发现，深入研究了调节这一功能的基因的以前未知的作用。此前的研究涉及被称为c-Myc和HIF-1的基因，它们促进血管发育，并与癌症有密切联系。
在这项新的研究中，Yang团队研究了血管生长的负调节因子---或者说是关闭该功能的蛋白---以找出是什么原因导致它们在组织缺氧时变得不活跃，而这正是实体瘤内发生的情况。
他们重点关注是一种称为SerRS（seryl-tRNA synthetase, 丝氨酸-tRNA合成酶）的酶，这种酶通常存在于细胞内的凝胶状物质中。在那里，SerRS开始了制造新蛋白的第一步。然而，该酶也存在于细胞核内，执行着完全不同但至关重要的任务：通过抑制c -Myc和HIF -1的功能，限制不健康的血管生长。
在这项研究中，Yang团队发现，SerRS可以被控制DNA损伤反应的ATM/ATR蛋白“沉默”，当组织缺氧时，这些蛋白就会激活。当这种情况发生时，新的血管生长可以不受控制，肿瘤可以蓬勃发展。
通过开展分别涉及小鼠和人类乳腺癌细胞的实验，Yang团队证实，通过阻断ATM/ATR对SerRS的影响，他们能够成功减少肿瘤生长。
值得注意的是，Yang说，SerRS是一个进化上古老的称为tRNA合成酶的酶家族的一部分，它开始了制造蛋白的过程，进而形成血液、皮肤、骨骼和其他人类生命的必要组分。这项研究的结果表明，SerRS除了制造蛋白之外，还进化出了额外的功能。
Yang说，“有可能SerRS调节的不仅仅是血管发育。这是一个令人信服的发现，为进一步研究它对人体的影响可能有多广泛打开了大门。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Yi Shi et al. Phosphorylation of seryl-tRNA synthetase by ATM/ATR is essential for hypoxia-induced angiogenesis. PLoS Biology, 2020, doi:10.1371/journal.pbio.3000991.
2.Enzyme discovery can help rein in blood vessels that fuel cancer
https://www.scripps.edu/news-and-events/press-room/2020/20201222-yang-angiogenesis.html
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