近日，哈佛醫(yī)學院的一項研究表明，運動、節(jié)食和一系列激素，可以激活細胞內(nèi)的蛋白清理系統(tǒng)，增強其清除缺陷、有毒或不需要蛋白質(zhì)的能力。相關(guān)研究成果于2月19日發(fā)表在《PNAS》期刊。
來自哈佛醫(yī)學院Blavatnik研究所的細胞生物學教授Alfred Goldberg和團隊揭示了一種前所未知的新機制，可以快速啟動細胞內(nèi)負責清理“垃圾蛋白”的分子機制，從而促使細胞調(diào)整蛋白含量，以滿足新的需求。
細胞的“自我清潔”
一旦細胞對蛋白質(zhì)的處理機制出現(xiàn)故障，會造成廢棄或者錯誤折疊的蛋白質(zhì)累積，從而造成堵塞、影響功能，最終容易引發(fā)疾病，例如神經(jīng)類退行性疾病。
細胞內(nèi)清理“垃圾蛋白”的主要機制是泛素-蛋白酶體途徑（ubiquitin-proteasome pathway）——被泛素分子標記的缺陷或者不需要的蛋白質(zhì)，最終會被26S蛋白酶體清理掉。這一標記被稱為“死亡之吻”（kiss of death）。
Alfred Goldberg團隊過去的研究表明，一類提高cAMP分子（一種胞內(nèi)信號因子）水平的藥物，可以激活泛素-蛋白酶體途徑，增強病變蛋白的清理過程。
刺激“清潔力”的3招
然而，最新研究卻表明，這一“清潔”過程不需要借助藥物，而是刺激細胞內(nèi)在的質(zhì)量控制能力，這主要包括3招：
1) 運動。研究團隊分析了4名志愿者在快速騎自行車前后的大腿肌肉細胞的變化。結(jié)果表明，運動后，細胞內(nèi)的蛋白酶體顯示出更強的蛋白降解分子標記，包括更高水平的cAMP。同樣的結(jié)果也在大鼠反復收縮的大腿中驗證了。
2) 禁食。即便是短時間也會對蛋白清除機制產(chǎn)生積極的影響。研究表明，禁食12小時會增加小鼠肌肉和肝細胞中蛋白酶的活性。
3) 激素。研究發(fā)現(xiàn)，胰高血糖素能夠刺激蛋白酶體的活性，增強細胞處理錯誤折疊蛋白的能力。除了胰高血糖素之外，腎上腺素、抗利尿激素也會產(chǎn)生類似的效果。
而且，這些因素會快速反應，例如暴露于抗利尿激素中會在5分鐘內(nèi)觸發(fā)腎細胞中的蛋白質(zhì)降解，并在1小時內(nèi)消退至暴露前的水平。
研究還表明，刺激細胞內(nèi)cAMP水平的多種激素似乎能改變細胞組成的共同機制。
百年“傳承”
這項新發(fā)現(xiàn)建立在近一個世紀前由哈佛醫(yī)學院醫(yī)生Walter Cannon首個提出的關(guān)于“激素生理效應”的觀察基礎(chǔ)之上，這些研究后被其寫入《身體的智慧》（The Wisdom of the Body，1932年）一書中。
Walter Cannon最值得注意的成就中包括確定了腎上腺素的作用機制——是機體應對壓力的重要生存反應。
百年后，新的研究再次闡明了這一意義。“我們認為，最新的研究是一個‘新古典主義發(fā)現(xiàn)’，它建立在近一個世紀前的發(fā)現(xiàn)和觀察的基礎(chǔ)上。” Alfred Goldberg總結(jié)道。
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