近日，哈佛醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)研究表明，運(yùn)動(dòng)、節(jié)食和一系列激素，可以激活細(xì)胞內(nèi)的蛋白清理系統(tǒng)，增強(qiáng)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(xué)院Blavatnik研究所的細(xì)胞生物學(xué)教授Alfred Goldberg和團(tuán)隊(duì)揭示了一種前所未知的新機(jī)制，可以快速啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)負(fù)責(zé)清理“垃圾蛋白”的分子機(jī)制，從而促使細(xì)胞調(diào)整蛋白含量，以滿足新的需求。
細(xì)胞的“自我清潔”
一旦細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)的處理機(jī)制出現(xiàn)故障，會(huì)造成廢棄或者錯(cuò)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(xì)胞內(nèi)清理“垃圾蛋白”的主要機(jī)制是泛素-蛋白酶體途徑（ubiquitin-proteasome pathway）——被泛素分子標(biāo)記的缺陷或者不需要的蛋白質(zhì)，最終會(huì)被26S蛋白酶體清理掉。這一標(biāo)記被稱為“死亡之吻”（kiss of death）。
Alfred Goldberg團(tuán)隊(duì)過去的研究表明，一類提高cAMP分子（一種胞內(nèi)信號(hào)因子）水平的藥物，可以激活泛素-蛋白酶體途徑，增強(qiáng)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(xì)胞內(nèi)在的質(zhì)量控制能力，這主要包括3招：
1) 運(yùn)動(dòng)。研究團(tuán)隊(duì)分析了4名志愿者在快速騎自行車前后的大腿肌肉細(xì)胞的變化。結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)后，細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶體顯示出更強(qiáng)的蛋白降解分子標(biāo)記，包括更高水平的cAMP。同樣的結(jié)果也在大鼠反復(fù)收縮的大腿中驗(yàn)證了。
2) 禁食。即便是短時(shí)間也會(huì)對(duì)蛋白清除機(jī)制產(chǎn)生積極的影響。研究表明，禁食12小時(shí)會(huì)增加小鼠肌肉和肝細(xì)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(qiáng)細(xì)胞處理錯(cuò)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(huì)產(chǎn)生類似的效果。
而且，這些因素會(huì)快速反應(yīng)，例如暴露于抗利尿激素中會(huì)在5分鐘內(nèi)觸發(fā)腎細(xì)胞中的蛋白質(zhì)降解，并在1小時(shí)內(nèi)消退至暴露前的水平。
研究還表明，刺激細(xì)胞內(nèi)cAMP水平的多種激素似乎能改變細(xì)胞組成的共同機(jī)制。
百年“傳承”
這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)建立在近一個(gè)世紀(jì)前由哈佛醫(yī)學(xué)院醫(yī)生Walter Cannon首個(gè)提出的關(guān)于“激素生理效應(yīng)”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(jī)制——是機(jī)體應(yīng)對(duì)壓力的重要生存反應(yīng)。
百年后，新的研究再次闡明了這一意義。“我們認(rèn)為，最新的研究是一個(gè)‘新古典主義發(fā)現(xiàn)’，它建立在近一個(gè)世紀(jì)前的發(fā)現(xiàn)和觀察的基礎(chǔ)上。” Alfred Goldberg總結(jié)道。
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