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(xué)的科學(xué)家們第一次發(fā)現(xiàn)了，當(dāng)組織承受壓力以及因錯(cuò)誤折疊和受損蛋白質(zhì)表達(dá)而陷入麻煩時(shí)，動(dòng)物體內(nèi)的一個(gè)細(xì)胞過程：風(fēng)險(xiǎn)組織在自身處理麻煩的同時(shí)，也明智地呼吁尋求了幫助。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在6月6日的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

承受壓力組織向動(dòng)物全身的其他組織發(fā)生了一個(gè)多重警報(bào)求救信號，遠(yuǎn)端組織做出回應(yīng)，提供生物化學(xué)幫助，使得蛋白質(zhì)質(zhì)量控制系統(tǒng)恢復(fù)健康與平衡。

該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、西北大學(xué)Weinberg文理學(xué)院分子生物科學(xué)系生物學(xué)教授Richard I. Morimoto說：“現(xiàn)在我們知道了所有的組織都在相互通訊。這是一個(gè)群體反應(yīng)。有一種供組織之間交流對話的信號通路，風(fēng)險(xiǎn)組織利用它來尋求幫助。當(dāng)動(dòng)物全身不對風(fēng)險(xiǎn)做出響應(yīng)或是響應(yīng)不良時(shí)，疾病就會(huì)發(fā)生。”

認(rèn)識多細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞通訊過程的潛在生物學(xué)結(jié)構(gòu)，可為科學(xué)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(zhì)錯(cuò)誤折疊的疾病，并有可能更廣泛地?cái)U(kuò)展至代謝疾病和癌癥。

具體說來，研究小組發(fā)現(xiàn)當(dāng)肌肉組織因?yàn)殄e(cuò)誤蛋白表達(dá)而承受壓力時(shí)，它會(huì)向神經(jīng)元和腸細(xì)胞發(fā)出警報(bào)，尋求增援。三種組織都通過觸發(fā)熱休克反應(yīng)來做出反應(yīng)。熱休克反應(yīng)是一種古老的、且非常強(qiáng)有力地檢測及響應(yīng)蛋白質(zhì)損傷的機(jī)制。

由于線蟲的生化環(huán)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(xué)生Robert S. Porter對其展開了研究。

在這項(xiàng)研究中，研究人員利用肌肉細(xì)胞特異性蛋白，使其發(fā)生突變引起蛋白質(zhì)損傷，來研究了帶有這些突變的肌肉細(xì)胞的反應(yīng)機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)組織（肌肉細(xì)胞）和遠(yuǎn)端無壓力組織（神經(jīng)細(xì)胞和腸細(xì)胞）均激活了保護(hù)性的熱休克反應(yīng)。

Morimoto說：“這讓我們感到很驚訝。為什么腸道或神經(jīng)元需要知道肌肉細(xì)胞中正在發(fā)生什么？這涉及動(dòng)物的存活。幫助壓力組織可使整個(gè)生物體受益。”

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

研究人員還發(fā)現(xiàn)，只提高神經(jīng)細(xì)胞或腸細(xì)胞中的分子伴侶水平，就可以同樣地讓肌肉細(xì)胞中的蛋白質(zhì)恢復(fù)正常。