分子生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)膜脂在健康和疾病中的積極作用
所有生長(zhǎng)和分裂的活細(xì)胞都不斷需要產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)和新的膜脂質(zhì)。然而,人體的一些細(xì)胞專(zhuān)門(mén)用于分泌大量蛋白質(zhì)。例如,漿細(xì)胞產(chǎn)生抵抗細(xì)菌和病毒的抗體。另一個(gè)例子是來(lái)自胰腺的細(xì)胞,其制造胰島素,這對(duì)于調(diào)節(jié)血糖水平是必需的。這種細(xì)胞稱為分泌細(xì)胞。
細(xì)胞的分泌能力通過(guò)稱為未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)的過(guò)程控制。普遍定期審議的一項(xiàng)中心任務(wù)是檢測(cè)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì),即沒(méi)有正確形狀的蛋白質(zhì)來(lái)完成它們的工作。這些錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)是危險(xiǎn)的,因?yàn)樗鼈兛梢耘c其他蛋白質(zhì)聚集,形成團(tuán)??塊并阻塞細(xì)胞功能。普遍定期審議可以通過(guò)幫助降解團(tuán)塊和促進(jìn)蛋白質(zhì)重折疊來(lái)阻止由錯(cuò)誤折疊或未折疊蛋白質(zhì)的積累引起的這種惡性循環(huán)。因此,UPR在分泌細(xì)胞中起關(guān)鍵作用,但也保護(hù)身體的其他細(xì)胞免受與未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)積累相關(guān)的應(yīng)激。
但是有一個(gè)問(wèn)題:病毒和腫瘤細(xì)胞也可以利用UPR達(dá)到自己的目的,使它們能夠以更快的速度生長(zhǎng)并阻止身體的免疫反應(yīng)。此外,UPR的持續(xù)激活可以驅(qū)使細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞死亡。
UPR被激活的細(xì)胞可以產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì),但它們也變得更加敏感 - 有點(diǎn)像精細(xì)調(diào)整的賽車(chē)。正如羅伯特·恩斯特(Robert Ernst)所解釋的那樣:“由于發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱,一輛賽車(chē)經(jīng)常會(huì)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱而失敗,而拖拉機(jī)(代表一個(gè)正常的車(chē)身單元)將繼續(xù)在場(chǎng)上上下移動(dòng)很長(zhǎng)時(shí)間,但也慢得多。“為什么這些高性能電池更加敏感,直到現(xiàn)在才知道。
由恩斯特教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在解決了這個(gè)難題,并描述了UPR如何感知膜脂質(zhì)并做出相應(yīng)的反應(yīng)。與位于法蘭克福的歌德大學(xué)和馬克斯普朗克生物物理研究所的科學(xué)家密切合作,薩爾州大學(xué)醫(yī)學(xué)生物化學(xué)和分子生物學(xué)系的研究小組已經(jīng)確定了一種新的機(jī)制,可以導(dǎo)致UPR激活,并且可以引發(fā)細(xì)胞長(zhǎng)期壓力。
根據(jù)這種新機(jī)制,UPR不僅被錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)激活,而且還被異常的膜脂質(zhì)組合物激活。分泌細(xì)胞對(duì)這些變化特別敏感,因?yàn)樗鼈円呀?jīng)激活了它們的UPR以產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì),因此存在“過(guò)熱”的風(fēng)險(xiǎn) - 就像上面描述的賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣。該研究為生物膜的積極作用提供了新視角,可能是改變各種疾病的游戲規(guī)則。
在過(guò)去幾年中,日本,英國(guó)和美國(guó)的研究工作提供了越來(lái)越多的證據(jù)證明膜脂質(zhì)具有意想不到的作用。2011年,人類(lèi)UPR領(lǐng)域的先驅(qū)Peter Walter和David Ron開(kāi)始將膜脂與UPR之間的關(guān)系視為該領(lǐng)域尚未解決的中心問(wèn)題?,F(xiàn)在,它已經(jīng)解決了。
“為了促進(jìn)蛋白質(zhì)的產(chǎn)生和分泌,UPR調(diào)節(jié)了超過(guò)5%的人類(lèi)基因,”Robert Ernst解釋說(shuō)。“我們現(xiàn)在有了概念框架來(lái)理解為什么分泌細(xì)胞對(duì)飲食誘導(dǎo)的膜脂變化過(guò)敏。”
結(jié)果的新聞傳播得很快,“自然評(píng)論分子細(xì)胞生物學(xué)”雜志發(fā)表了對(duì)分子細(xì)胞上發(fā)表的文章的評(píng)論。
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