PNAS:利用酿酒酵母研究帕金森氏病

2014-4-02 12:59 来源: 生物通
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  面包的一种普通成分——酿酒酵母,可让科学家们更加深入地了解可能参与诸如帕金森病和癌症之类疾病的基本过程。

  在2014年3月31日著名期刊《PNAS》发表的一项最新研究中,来自德国、英国和葡萄牙的学者组成的研究小组,详述了一个最新进展——首次描述了细胞发育过程中与这些破坏性疾病发病相关的一个主要特征。

  研究小组来自于哥廷根大学医学中心、莱斯特大学和里斯本分子医学研究所,由长期合作者、本文资深作者Tiago Outeiro教授和Flaviano Giorgini博士指导。

  哥廷根大学医学中心和里斯本分子医学研究所的Outeiro教授称:“这项工作显示,利用简单的模式生物如何能帮助我们加快更复杂生物过程的发现。酵母细胞是非常出色的活体试管,是一种强大的工具,可使我们能够了解复杂的人类疾病的基础。”

  世界著名的莱斯特大学遗传学系的Giorgini博士补充道:“我们为这些结果感到非常兴奋。在调查中的蛋白质家族一直都有点像一个‘黑匣子’,我们仍然不明确这些蛋白质在细胞水平上做了些什么?为什么它们是这么的重要?这项工作为这些问题带来了曙光。”

  目前的这项研究,利用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的简易性和遗传力量,来了解帕金森氏病背后的基本细胞过程。该小组研究了一个酵母蛋白质家族(Hsp31、Hsp32、Hsp33、和Hsp34),它们与人类蛋白质DJ-1有亲缘关系。人类蛋白DJ-1的突变可导致帕金森氏病的早发型遗传形式,这个人类蛋白的改变也与帕金森氏病的更常见形式有关。此外,DJ-1功能的改变也与某些癌症形式相关。

  非营利组织Parkinson's UK的Research Communications经理Claire Bale评论说:“这项重要的研究进一步揭示出了帕金森氏病的根本原因。”

   “虽然DJ-1基因突变可引起罕见的遗传疾病,但我们相信,理解这一重要蛋白的作用,以及它如何有助于保持神经细胞健康,对于帮助开发帕金森氏病患者的疗法,将非常的重要。我们期待听到这个新兴领域未来研究的结果。”

  Outeiro教授指出:“我们认为,通过研究人类蛋白的表亲——酵母蛋白,我们能够更深入了解这些蛋白所发挥的功能,以及为什么它们会导致疾病。”

  Giorgini博士补充说:“尽管人类蛋白DJ-1一直都被认为与帕金森氏病有关,但其关键的细胞作用仍不是很清楚,因此我们还不明确为什么这个蛋白突变会导致这种破坏性疾病。对于DJ-1和相关蛋白在细胞水平上做了些什么,我们的研究提出了更新的见解,最终对更好地了解帕金森氏病具有重要的意义。”

  科学家们发现,人类蛋白的酵母版本,对于酵母细胞正常寿命的维护非常重要,并参与自噬(细胞用来分解和回收受损细胞成分的过程)的调控。寿命和自噬是帕金森氏病和癌症中的关键过程。这项工作之所以重要,是因为它指出了DJ-1家族蛋白的精确细胞作用,其与以前归因于这些蛋白的一些分子功能有关联。这项工作最终可能会提供帕金森氏病和癌症发病机制的新见解。

  里斯本分子医学研究所和莱斯特大学的Leonor Miller-Fleming表示:“我们的这项工作非常重要,因为它表明人类DJ-1可能与这个蛋白的酵母版本以相似的方式发挥作用。我们认为,应该在神经细胞内利用人类DJ-1蛋白进行相似的研究,以阐明其功能,并查明是否它导致了帕金森氏病的形成。最后,详细了解这些蛋白如何发挥作用,可能使我们提出新的策略来治疗帕金森氏病、癌症及其他相关疾病。”

  合作者们认为,下一步研究工作将更详细地了解DJ-1蛋白家族如何调控自噬,以及是否这也适用于人类神经元,特别是多巴胺能神经元,它是帕金森患者大脑中对损失最敏感的神经细胞。一旦有了这些研究结果,研究人员将处于一个更好的位置,来设计新的治疗干预策略。

  Outeiro教授解释说:“这项研究突出强调了国际合作和网络的重要性,在这项合作中,不同的优势相结合会产生新的科学见解。重要的是,这一科学合作也基于两位资深作者之间的个人友谊,这使科学更加的令人兴奋和有趣。”

  Giorgini博士补充说:“此外,这项工作主要是由一个博士生Leonor Miller带头完成的,他用激情和创造力推动了这个项目的进行,从而显示出促进、支持和资助博士后研究的重要性。”

  Outeiro教授表示:“我们是制备第一个帕金森氏病酵母细胞模型的开拓者。在这项研究中,我们探索了利用酵母细胞来了解DJ-1蛋白的强大功能,以及与帕金森氏病的密切关系。从根本上说,我们往这副复杂的拼图中增加了几块拼图,向了解这种疾病的起源更近了一步。”