Cell子刊突破：胰島素的驚人效應(yīng)
日期：2013-05-23 10:01:14
來(lái)自澳大利亞的科學(xué)家們以前所未有的細(xì)節(jié)，精確地繪制出了胰島素在細(xì)胞中的作用路徑圖。從而為了解糖尿病中的異常提供了一張綜合性藍(lán)圖。來(lái)自悉尼Garvan醫(yī)學(xué)研究所的Sean Humphrey和David James教授將這一突破性的研究在線發(fā)表在著名的《細(xì)胞代謝》（Cell Metabolism）雜志上。
胰島素于1921年被首次發(fā)現(xiàn)，由于它能夠幫助我們降低餐后血糖，確保血糖進(jìn)入細(xì)胞中，在機(jī)體內(nèi)起著非常重要的作用。盡管科學(xué)家們已在廣泛水平上了解了胰島素的功能，然而直到現(xiàn)在他們都還在努力了解胰島素完成自身任務(wù)的確切機(jī)制。
稱作質(zhì)譜儀的最新分析設(shè)備現(xiàn)在為我們提供了一直以來(lái)缺少的一種工具，利用它，人們可以觀測(cè)存在于人體單個(gè)細(xì)胞中的極其復(fù)雜的分子迷宮。
這些強(qiáng)大的設(shè)備開(kāi)啟了一個(gè)稱之為“蛋白質(zhì)組學(xué)”的新領(lǐng)域，大規(guī)模地對(duì)蛋白質(zhì)展開(kāi)研究。蛋白質(zhì)是細(xì)胞的工作部件，利用能量蛋白質(zhì)參與完成如肌肉收縮、心跳甚至記憶等所有基本功能。
每個(gè)細(xì)胞中都包含有10,000-12,000個(gè)蛋白質(zhì)類型，每種類型的蛋白質(zhì)都有多個(gè)拷貝，它們利用各種方法彼此溝通，最常見(jiàn)的一種方法就是“磷酸化”作用。磷酸分子被特異地添加到蛋白質(zhì)上以傳遞信息，或是改變蛋白質(zhì)功能。
一個(gè)細(xì)胞中每種蛋白質(zhì)類型都有多達(dá)20個(gè)潛在“磷酸化位點(diǎn)”，這使得一段時(shí)間內(nèi)的細(xì)胞狀態(tài)就有可能達(dá)到數(shù)十億種。
作者們發(fā)現(xiàn)5,705種不同蛋白質(zhì)上的37,248個(gè)磷酸化位點(diǎn)，其中15%響應(yīng)胰島素發(fā)生了改變。
“直至這項(xiàng)研究，我們才真正了解胰島素調(diào)控的規(guī)模和復(fù)雜性，”實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人David James說(shuō)。
“胰腺在我們攝食之后分泌胰島素，它進(jìn)入到細(xì)胞中，啟動(dòng)一連串蛋白質(zhì)磷酸化，準(zhǔn)確地說(shuō)是數(shù)百萬(wàn)的相互作用，一些是瞬時(shí)的，一些經(jīng)歷數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)。這一過(guò)程如此地精細(xì)和復(fù)雜，同時(shí)它的范圍又是如此的巨大，這真是令人感到驚訝。”
Sean Humphrey利用質(zhì)譜法，發(fā)現(xiàn)了1,500個(gè)響應(yīng)胰島素的磷酸化位點(diǎn)，并將這一過(guò)程描述為“大開(kāi)眼界”。
“當(dāng)你考慮到磷酸化只是一種信號(hào)傳導(dǎo)類型，還有乙酰化、甲基化和其他形式時(shí)，你會(huì)開(kāi)始了解我們所面對(duì)的復(fù)雜性，”他說(shuō)。
除了編寫脂肪細(xì)胞磷酸化蛋白質(zhì)組目錄，作者們還發(fā)現(xiàn)了一種稱作為SIN1的蛋白的新調(diào)控機(jī)制，這是我們了解胰島素信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中所發(fā)生的一連串事件的關(guān)鍵。他們描述了SIN1影響細(xì)胞內(nèi)其他的有影響的蛋白，尤其是Akt蛋白的機(jī)制。
“Sean的研究闡明了細(xì)胞內(nèi)一個(gè)最重要的調(diào)控因子——Akt蛋白自身受到調(diào)控的機(jī)制，”James教授說(shuō)。
“Akt不僅在糖尿病中發(fā)揮作用，而且在癌癥和其他疾病中起作用，發(fā)現(xiàn)SIN1磷酸讓我們了解了Akt在細(xì)胞中實(shí)際的功能機(jī)制。”
“利用這些大型技術(shù)，我們?cè)谛碌乃缴狭私饬藦那拔搭A(yù)料到的人類生物學(xué)。沒(méi)有質(zhì)譜儀，我們就不可能發(fā)現(xiàn)SIN1磷酸化在整個(gè)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中的重要性。”
“并且它為我們提供了一個(gè)重要的經(jīng)驗(yàn)，利用這一技術(shù)能使我們獲得關(guān)于細(xì)胞和自身調(diào)控機(jī)制的新發(fā)現(xiàn)。”
