在一對(duì)出版物中，研究人員通過重新編程其內(nèi)部信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，展示了細(xì)胞如何適應(yīng)壓力因子 - 如水分流失。這些研究描述了細(xì)胞用于在細(xì)胞機(jī)器之間發(fā)送信號(hào)并避免細(xì)胞死亡的先前未知機(jī)制。這組作者說，增強(qiáng)適應(yīng)機(jī)制的藥物可以幫助細(xì)胞避免多種疾病，包括2型糖尿病。這些研究發(fā)表在Cell Reports和Molecular Cell上。

“我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在面臨生存威脅時(shí)會(huì)關(guān)閉非基本功能。與此同時(shí)，細(xì)胞激活新的機(jī)制來維持基本功能，”兩位論文的高級(jí)作者，遺傳學(xué)教授Maria Hatzoglou博士說。 Case Western Reserve大學(xué)醫(yī)學(xué)院的營養(yǎng)學(xué)，以及Case綜合癌癥中心的成員。

研究集中在兩種類型的細(xì)胞應(yīng)激：細(xì)胞從水分流失中收縮，以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能障礙，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是制造和引導(dǎo)蛋白質(zhì)到特定目的地的細(xì)胞器官。兩者都有各種各樣的原因 - 從人的遺傳到細(xì)胞的環(huán)境 - 細(xì)胞必須適應(yīng)壓力因素或消亡。在新研究中，研究人員描述了一系列細(xì)胞解決方法。“細(xì)胞通過減緩蛋白質(zhì)合成等耗能過程來保護(hù)自己。這使細(xì)胞能夠重新編程細(xì)胞機(jī)器，使其成為生存所需的必需蛋白質(zhì)，”Hatzoglou說。

在分子細(xì)胞研究中，Hatzoglou及其同事描述了應(yīng)激細(xì)胞如何通過沿著意想不到的分子途徑傳遞信號(hào)來關(guān)注關(guān)鍵蛋白質(zhì)的產(chǎn)生以維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能。在Cell Reports研究中，研究人員將角膜細(xì)胞放入鹽水中干燥。細(xì)胞通過激活有助于轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的途徑起作用。通過這樣做，細(xì)胞能夠防止水分流失。研究結(jié)果表明，針對(duì)運(yùn)輸途徑的藥物可以幫助治療干眼癥。此類藥物還可以幫助治療由蛋白質(zhì)平衡缺陷引起的神經(jīng)退行性疾病。

Hatzoglou說：“我們的論文都有助于我們理解細(xì)胞試圖確保蛋白質(zhì)正確折疊并在細(xì)胞中導(dǎo)航的方式，因此它們可以到達(dá)最終目的地并承擔(dān)其正常功能。這個(gè)過程被稱為'綜合壓力'回應(yīng)。“”在分子細(xì)胞中研究人員概述了細(xì)胞如何“重新編程”整合的應(yīng)激反應(yīng)。正如該雜志所解釋的那樣，作者“揭示了適應(yīng)慢性壓力的機(jī)制，其中包括以前未被重視的重塑。”該研究概述了細(xì)胞用于適應(yīng)壓力條件的一系列新細(xì)胞信號(hào)。有趣的是，新的應(yīng)激防御機(jī)制涉及重塑細(xì)胞機(jī)制，將mRNA遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一組選定的蛋白質(zhì)。這種選擇性蛋白質(zhì)合成可保護(hù)應(yīng)激細(xì)胞免受危及生命的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能障礙。

在分子細(xì)胞中，Hatzoglou及其同事還表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能障礙的特點(diǎn)是一種新的細(xì)胞死亡機(jī)制，涉及細(xì)胞質(zhì)空泡化 - 在細(xì)胞內(nèi)形成大而有毒的口袋，使人想起泡沫細(xì)胞，這在許多人類病理學(xué)中都有發(fā)現(xiàn)。這種表型是神經(jīng)退行性疾病(稱為兒童共濟(jì)失調(diào))的大腦中的病理特征，并且引入了有趣的可能性，其原因是神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能障礙的結(jié)果。

該研究結(jié)果還可能導(dǎo)致新的糖尿病治療。“患有2型糖尿病的患者因患胰島素過多而患病。這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不堪重負(fù)，無法應(yīng)對(duì)突然的蛋白質(zhì)超負(fù)荷，導(dǎo)致功能障礙。這種功能障礙可以殺死胰腺中產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞，” Hatzoglou說。“我們相信通過增強(qiáng)對(duì)胰島素增加的適應(yīng)性反應(yīng)，我們可以延遲內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能障礙和疾病的發(fā)作。”Hatzoglou從國家糖尿病，消化和腎臟疾病研究所獲得資金，以研究激活細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)如何有助于延緩糖尿病的進(jìn)展。

Hatzoglou與同事一起計(jì)劃未來的實(shí)驗(yàn)，以了解在不同的壓力條件下保護(hù)細(xì)胞的分子機(jī)制。該研究結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致新的治療方法，以防止多種疾病狀態(tài)下的細(xì)胞死亡 - 從干眼癥到糖尿病。