一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞采取的應(yīng)對挑戰(zhàn)的步驟比以前認(rèn)為的要復(fù)雜得多。該研究調(diào)查了一個與癌癥，病毒感染和糖尿病以及帕金森癥和Lou Gehrig病有關(guān)的系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)在eLife雜志上發(fā)表的新研究表明，細(xì)胞采取的應(yīng)對挑戰(zhàn)的步驟比以前認(rèn)為的要復(fù)雜得多。該研究調(diào)查了一個與癌癥，病毒感染和糖尿病以及帕金森氏癥和Lou Gehrig病相關(guān)的系統(tǒng)，揭示了許多細(xì)胞行為中“有目的的低效率”的病例。

該研究的科學(xué)家指出，這些新途徑可能為理解甚至治療這些疾病提供了途徑。“令人驚訝的是，細(xì)胞通常采用的方法看起來效率很低，”紐約大學(xué)生物系副教授，該研究的第一作者Christine Vogel解釋道。“然而，發(fā)現(xiàn)這些意想不到的路線有助于我們更好地了解有機(jī)體如何應(yīng)對主要疾病，并通過它開辟全新的途徑來支持細(xì)胞的努力和治愈疾病。”

人體內(nèi)的每個細(xì)胞每分鐘產(chǎn)生多達(dá)150萬個蛋白質(zhì)分子 - 將蛋白質(zhì)折疊成正確的形狀是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。如果過多的蛋白質(zhì)錯誤折疊和累積，細(xì)胞健康就會立即發(fā)生危險并最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，“ 細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng) ”是許多人類疾病的核心。錯誤折疊的蛋白質(zhì)存在于快速分裂的癌細(xì)胞中，這些細(xì)胞產(chǎn)生比正常情況更多的蛋白質(zhì)分子，或者在病毒劫持宿主蛋白質(zhì)制造機(jī)器的病毒感染細(xì)胞中。

因此，細(xì)胞發(fā)展出多種機(jī)制來對抗錯誤折疊的蛋白質(zhì)的積累，阻止蛋白質(zhì)的合成，并適當(dāng)?shù)刂匦抡郫B現(xiàn)有的蛋白質(zhì)。

過去的研究已經(jīng)孤立地研究了這些行為。然而，最近的技術(shù)進(jìn)步使科學(xué)家們能夠從整體上研究這些細(xì)胞過程 - 并且特別提供了對先前未被發(fā)現(xiàn)的關(guān)系和途徑的新觀點(diǎn)。

由Vogel領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)包括來自紐約大學(xué)，柏林醫(yī)學(xué)系統(tǒng)研究所，柏林洪堡大學(xué)，Illumina和新加坡國立大學(xué)的科學(xué)家。

結(jié)合多種尖端技術(shù)和分析，研究人員檢查了人類癌細(xì)胞對錯誤折疊的蛋白質(zhì)在數(shù)小時內(nèi)和多個有利位置的反應(yīng)。然后，他們開發(fā)了計(jì)算工具來整合這些數(shù)據(jù)，并為他們在監(jiān)管過程中的多個階段檢測到的數(shù)千個基因中的每一個提取信號。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的與他們的期望相反。

“從基因制造蛋白質(zhì)的正常過程包括兩個主要步驟，稱為轉(zhuǎn)錄和翻譯，”Vogel解釋說。“如果錯誤折疊的蛋白質(zhì)在細(xì)胞中積累，你會認(rèn)為第一個也是最簡單的反應(yīng)應(yīng)該是關(guān)閉這兩個步驟，以避免產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)。事實(shí)上，我們觀察到許多基因翻譯停止響應(yīng)錯誤折疊細(xì)胞中的分子。“

然而，研究人員還發(fā)現(xiàn)了驚人數(shù)量的非常不同的反應(yīng)。例如，許多基因沒有參與全球翻譯關(guān)閉，而是增加了第二個合成步驟，從這些基因產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)分子。其他人確實(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型減少了他們的翻譯，但相反，增加了第一步 - 轉(zhuǎn)錄 - 呈現(xiàn)看似不經(jīng)濟(jì)的過程。

研究人員指出，為什么通常不采取最簡單的路線仍有待推測。

沃格爾說：“細(xì)胞比僅僅在壓力下關(guān)閉所有細(xì)胞要聰明得多，我們也有一些想法。” “對于某些基因，當(dāng)錯誤折疊的蛋白質(zhì)出現(xiàn)時，細(xì)胞希望在加速合成時特別快，以支持重折疊機(jī)制。為了節(jié)省時間，細(xì)胞總是以某種浪費(fèi)的方式對這些基因進(jìn)行第??一步。因此，只有在需要蛋白質(zhì)時才需要做第二步。對于其他人來說，細(xì)胞會激活基因的蛋白質(zhì)生產(chǎn)中途，“以防萬一”它們是必需的 - 因此為所有可能性做好準(zhǔn)備。

研究人員現(xiàn)在正在跟進(jìn)其中一些新途徑 - 并希望許多其他人也會根據(jù)新發(fā)布的結(jié)果做同樣的事情。反過來，這些未來的研究可能會導(dǎo)致更好地了解細(xì)胞壓力以及如何在疾病中治療它。