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Your Good Partner in Biology Research

Cell:一方有難,八方支援

日期:2013-06-09 09:09:32

來自美國西北大學的科學家們第一次發現了,當組織承受壓力以及因錯誤折疊和受損蛋白質表達而陷入麻煩時,動物體內的一個細胞過程:風險組織在自身處理麻煩的同時,也明智地呼吁尋求了幫助。這一研究發現發表在66日的《細胞》(Cell)雜志上。

 

承受壓力組織向動物全身的其他組織發生了一個多重警報求救信號,遠端組織做出回應,提供生物化學幫助,使得蛋白質質量控制系統恢復健康與平衡。

 

該研究的領導者、西北大學Weinberg文理學院分子生物科學系生物學教授Richard I. Morimoto說:“現在我們知道了所有的組織都在相互通訊。這是一個群體反應。有一種供組織之間交流對話的信號通路,風險組織利用它來尋求幫助。當動物全身不對風險做出響應或是響應不良時,疾病就會發生?!?/SPAN>

 

認識多細胞動物細胞通訊過程的潛在生物學結構,可為科學家們提供一種新方法來了解人類疾病,尤其是諸如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥和亨廷頓氏病等蛋白質錯誤折疊的疾病,并有可能更廣泛地擴展至代謝疾病和癌癥。

 

具體說來,研究小組發現當肌肉組織因為錯誤蛋白表達而承受壓力時,它會向神經元和腸細胞發出警報,尋求增援。三種組織都通過觸發熱休克反應來做出反應。熱休克反應是一種古老的、且非常強有力地檢測及響應蛋白質損傷的機制。

 

由于線蟲的生化環境與人類相似,并且人們了解它的基因組序列,Morimoto和第一作者Patricija van Oosten-Hawle,以及大學生Robert S. Porter對其展開了研究。

 

在這項研究中,研究人員利用肌肉細胞特異性蛋白,使其發生突變引起蛋白質損傷,來研究了帶有這些突變的肌肉細胞的反應機制。他們發現風險組織(肌肉細胞)和遠端無壓力組織(神經細胞和腸細胞)均激活了保護性的熱休克反應。

 

Morimoto說:“這讓我們感到很驚訝。為什么腸道或神經元需要知道肌肉細胞中正在發生什么?這涉及動物的存活。幫助壓力組織可使整個生物體受益?!?/SPAN>

 

受損蛋白告訴肌肉細胞它并非處在最適宜的狀態,由此觸發熱休克反應和它的專門保護性分子伴侶,來糾正受損蛋白。遠端的組織液感受到這一壓力,觸發相同的熱休克蛋白,使得陷入麻煩的肌肉細胞受益。

 

研究人員還發現,只提高神經細胞或腸細胞中的分子伴侶水平,就可以同樣地讓肌肉細胞中的蛋白質恢復正常。

 


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