運動、節食、激素，這3招有利於細胞「自我清潔」

圖片來源：CC0 Public Domain

近日，哈佛醫學院的一項研究表明，運動、節食和一系列激素，可以激活細胞內的蛋白清理系統，增強其清除缺陷、有毒或不需要蛋白質的能力。相關研究成果於2月19日發表在《PNAS》期刊。

來自哈佛醫學院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負責清理「垃圾蛋白」的分子機制，從而促使細胞調整蛋白含量，以滿足新的需求。

細胞的「自我清潔」

一旦細胞對蛋白質的處理機制出現故障，會造成廢棄或者錯誤摺疊的蛋白質累積，從而造成堵塞、影響功能，最終容易引發疾病，例如神經類退行性疾病。

細胞內清理「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，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（一種胞內信號因子）水準的藥物，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」過程不需要藉助藥物，而是刺激細胞內在的質量控制能力，這主要包括3招：

1)運動。研究團隊分析了4名志願者在快速騎自行車前後的大腿肌肉細胞的變化。結果表明，運動後，細胞內的蛋白酶體顯示出更強的蛋白降解分子標記，包括更高水準的cAMP。同樣的結果也在大鼠反覆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。研究發現，胰高血糖素能夠刺激蛋白酶體的活性，增強細胞處理錯誤摺疊蛋白的能力。除了胰高血糖素之外，腎上腺素、抗利尿激素也會產生類似的效果。

而且，這些因素會快速反應，例如暴露於抗利尿激素中會在5分鐘內觸發腎細胞中的蛋白質降解，並在1小時內消退至暴露前的水準。

研究還表明，刺激細胞內cAMP水準的多種激素似乎能改變細胞組成的共同機制。

百年「傳承」

這項新發現建立在近一個世紀前由哈佛醫學院醫生Walter Cannon首個提出的關於「激素生理效應」的觀察基礎之上，這些研究後被其寫入《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。

百年後，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『新古典主義發現』，它建立在近一個世紀前的發現和觀察的基礎上。」 Alfred Goldberg總結道。

責編：探索君

End

參考資料：1）Vigorous exercise, fasting, hormones improve elimination of toxic, misfolded, unnecessary proteins in mouse, human cells

2）26S Proteasomes are rapidly activated by diverse hormones and physiological states that raise cAMP and cause Rpn6 phosphorylation

本文系生物探索原創，歡迎個人轉發分享。其他任何媒體、網站如需轉載，須在正文前註明來源生物探索。

TAG: |