我們體內的所有細胞都需要線粒體產生的小分子三磷酸腺苷（ATP）來提供細胞代謝、動態變化和生長所需的能量。較小程度上，特別是在癌細胞中，ATP也能夠在細胞質中利用葡萄糖降解期間獲得的能量而得以產生。在正常條件下，這些ATP來源足以滿足細胞的能量需求。然而，作為對應激誘導的外部信號或廣泛的DNA損傷作出的反應，細胞需要在全局上對它的基因表達模式進行重編程，這一過程需要進行大量的染色質重塑以便接觸到編碼在DNA中的調節信息。

 

細胞核中的DNA被包裝成染色質，能夠阻止接觸到它所攜帶的遺傳信息。為處理應激條件和高水平DNA損傷而進行的基因表達全局重編程需要松綁DNA和染色質蛋白之間的相互作用。對染色質蛋白進行修飾需要消耗大量能量。為了滿足這些特殊需求，細胞需要額外的能量，因此它需要激活一種新的途徑來獲得更多的ATP。

 

在一項新的研究中，來自西班牙巴塞羅那科學技術研究所基因組調節中心（Centre for Genomic Regulation, CRG）、龐培法布拉大學和羅維拉-威爾吉利大學等機構的研究人員**描述細胞核中的一種新的途徑產生用于染色質重塑和基因表達重編程的能量。他們也鑒定出參與這一過程每個步驟的酶的功能，以及這種酶在對應激信號作出反應時是如何被激活的。他們的結果將有助人們理解染色質重塑機制，以及染色質重塑與DNA損傷和癌癥之間的關系。相關研究結果發表在2016年6月3日那期Science期刊上，論文標題為“ADP-ribose–derived nuclear ATP synthesis by NUDIX5 is required for chromatin remodeling”。

 

論文通信作者、CRG團隊負責人Miguel Beato說，“特殊情況要求采取非比尋常的措施。當細胞需要處理基因表達全局重編程時，它們在細胞核內需要大量能量。在這種情形下，細胞阻斷線粒體和細胞質ATP產生，以便將注意力聚焦在細胞核中的這種主要任務上。”

 

研究人員發現作為染色質解壓縮和DNA損傷修復中的主要作用物之一，聚腺苷二磷酸核糖（poly-ADP-ribose, PAR）是細胞核ATP合成的基石。腺苷二磷酸核糖（ADP-ribose）中的腺苷二磷酸（ADP）組分被細胞核中的酶NUDIX5用來產生ATP。阻斷NUDIX5活性就會阻止染色質重塑、基因表達重編程和細胞對應激或DNA損傷的適應。

 

論文**作者、CRG博士后研究員Roni Wright作出結論，“我們的結果指出NUDIX5在細胞核合成ATP用于染色體重塑中發揮著關鍵性作用。鑒于NUDIX5在多種類型的癌癥中過量表達，因此這一基礎發現可能導致人們開發出靶向癌癥療法。NUDIX5可能是癌癥分級的一種生物標志物，也可能是未來癌癥**的一種潛在新靶標。”