胰島素可調控蛋白質翻譯

日期：2010-09-10 13:13:47

美國加州諾瓦托巴克老年研究所的研究人員發現了胰島素影響細胞代謝和細胞存活的新機制。他們在秀麗線蟲中證實細胞內胰島素信號通過控制附著mRNA的核糖體的數目調控蛋白質的合成，從而使細胞能夠更快速地對環境改變產生反應。論文發表在《Cell Metabolism》雜志上。

“我們發現了胰島素控制蛋白質合成的新機制，其中一些蛋白對于線蟲的存活非常重要，”加州諾瓦托巴克老年研究所成員、第一作者Gordon Lithgow說：“從而為治療老年病和糖尿病提供了一組新的靶點。”

以前的研究證實通過胰島素受體或其他胰島素樣受體激活的胰島素樣信號在線蟲的衰老、應激反應和維持生命過程中發揮重要作用。科學家們認為胰島素通常是基于轉錄水平調控基因表達也就是通過改變基因mRNA的拷貝數而調控蛋白質表達。現在Lithgow和他的同事證實胰島素或許能夠從翻譯水平調控基因表達。

Heidi Tissenbaum是馬薩諸塞州大學醫學院的一位分子遺傳學家，他長期從事胰島素樣信號及衰老機制研究。Heidi Tissenbaum 認為：“這確實是一個較深入的研究，它使我們真正了解到胰島素的作用機制，同時還推動了我們對于衰老機制的了解并為該研究開辟了新的方向。

Lithgow的研究小組發現當線蟲發生胰島素樣受體基因的缺失而導致胰島素信號下降時，線蟲能夠更好地耐受高溫壓力，比正常的線蟲存活得更長久。

當研究人員用一種阻斷基因轉錄的藥物處理線蟲時發現對它的熱休克生存能力沒有影響，表明胰島素信號影響了其他從基因到蛋白質的信號途徑。研究者于是將研究方向轉向翻譯調控。他們從線蟲中獲取了所有與核糖體連接的mRNA，發現多個核糖體可同時與一個mRNA轉錄子結合，從而同時合成多個蛋白質。他們根據核糖體的數目將mRNAs進行分類。

在熱應激條件下比較胰島素信號正常和突變的線蟲，研究小組發現有59個基因的核糖體結合模式存在顯著差異，從而導致了蛋白質合成差異。“每個基因意味著一個新故事，每個基因都有可能對代謝產生影響，對應激耐受產生影響，甚至有可能對衰老產生了影響”Lithgow說。

有趣的是在翻譯水平上調控蛋白質表達明顯比改變基因表達要快得多。論文的第二作者Aric Rogers說：“翻譯調控比從轉錄水平調控基因表達要快得多。翻譯是直接指向蛋白質合成。快速改變蛋白質合成意味著能更快地對環境變化或是創傷做出反應。”

長期從事衰老相關的腦功能研究的俄克拉荷馬州大學健康科學中心的神經內分泌學家William Sonntag說：“我認為它為這方面的研究開辟了新途徑證實了確實有其他的途徑可調控蛋白質的水平。