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“雙向運輸”讓蛋白到達其位避免疾病

日期:2013-11-29 13:07:37

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),mRNA能夠沿著細(xì)胞單向傳送,然后登上另一個被恰當(dāng)命名的馬達蛋白,以相反的方向到達其最終需要去的地方。佐治亞健康科學(xué)大學(xué)佐治亞醫(yī)學(xué)院(MCG)的細(xì)胞生物學(xué)家Graydon B. Gonsalvez博士是本文的通訊作者,他稱,這是一次相當(dāng)重要的行程,因為mRNA決定著一個細(xì)胞中哪個蛋白發(fā)生表達,能將一個腦細(xì)胞與肌肉細(xì)胞區(qū)分開來。“過去一直認(rèn)為是這樣一個相對簡單的場景:如果細(xì)胞內(nèi)一個貨物需要運到這里,它只在一個軌道上朝那個方向走。”

 

但是,MCG和劍橋大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),就像在一條備用的州際公路上駕車旅行的人一樣,mRNA需要靈活機動性,來躲避周圍路上可能存在的許多障礙,最終到達正確的位置。Gonsalvez說:“具有反道而行的能力,這一點對于它們最終到達需要去的地方非常重要。”位置真的就是一切,因為蛋白為了能夠正確地運行,需要在一個特定的位置上進行表達。

 

而太多錯誤的引導(dǎo)與生命是不相適應(yīng)的,有少量是好的甚至可能是正常的。但是,在中間的水平上,對健康產(chǎn)生的影響,可能包括老人癡呆癥、癌癥、多發(fā)性硬化癥和X染色體易碎癥,這能產(chǎn)生輕微到嚴(yán)重的智力損傷,同樣也會產(chǎn)生物理特征例如扁平足和瘦長臉。Gonsalvez說:“大多數(shù)的人類疾病不是來自一個過程的喪失,而是過程的損害。”

 

科學(xué)家們對雙向能力表示懷疑,因為他們能在細(xì)胞中看到,兩個馬達蛋白以相反的方向并排停放。當(dāng)他們移除當(dāng)時閑置的、能夠朝相反方向運動的馬達蛋白時,已經(jīng)在途中的貨物mRNA的傳送或定位受到損害。

 

Gonsalvez說:“我們看到的是,有很多東西能夠顛倒軌道。如果它們僅僅能夠以一個方向運動,它們會無意中撞到什么東西,就像一個迷路的細(xì)胞器一樣,會遇到困難。”

 

一直以來人們認(rèn)為,馬達蛋白將mRNA從細(xì)胞骨架上舉起或卸下,主要起到一個細(xì)胞內(nèi)部巷道的功能。最近,Gonsalvez收到來自國立衛(wèi)生研究院(NIH140萬美元的基金資助,填補這個細(xì)胞內(nèi)行程的其它重要的知識缺口,例如馬達蛋白如何知道運送哪個mRNA,因為并不是所有的mRNA都需要被定位。

 

他把路徑系統(tǒng)比作一個郵政編碼,認(rèn)為蛋白是再確認(rèn)密碼,但是在這個例子中,蛋白結(jié)合到mRNA上,為了能夠行進而使其衰退。他說:“有些東西告訴細(xì)胞,這個信使是不同的。”例如,在X染色體易碎癥情況下,他懷疑一個或多個應(yīng)該結(jié)合到mRNA上的蛋白失蹤了,因此細(xì)胞不能告訴信使其需要運動到哪里去。

 

Gonsalvez想回答的另外一個問題是,既然馬達蛋白不直接結(jié)合到mRNA上,那么mRNA是如何抓住它的。他說:“這些都不是簡單的問題,但應(yīng)該想到的是,一旦我們知道答案,我們就能知道這是為什么,當(dāng)你在這個過程中出現(xiàn)一個缺陷,你就將具有一種疾病病理學(xué)。”

 

他指出,mRNA的運輸終生都在發(fā)生,然而蛋白具有有限的壽命,因此不能被時常地替換。他的研究模型是相對簡單的果蠅,在果蠅中采用可利用的技術(shù),有選擇的敲除特定細(xì)胞內(nèi)的馬達蛋白。

 

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