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PNAS:分子伴侣的叛变

2013.3.05

  研究人员发现,氧化应激能够让细胞中的一个良性蛋白叛变,使其成为强大同盟,共同致使神经元死亡。该研究有望帮助人们开发出治疗多种疾病的通用方案,文章于三月四日发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

  研究人员针对被称为酪氨酸硝化的氧化应激进行研究,揭示了酪氨酸硝化导致细胞死亡的机制。这一过程涉及了炎症,可能与多种疾病有关,包括心脏病、慢性痛、脊髓损伤、癌症、衰老和肌萎缩侧索硬化症(渐冻症)等等。

  Oregon州立大学的科学家们进行了近十年的研究,发现酪氨酸硝化会使一种特殊的“伴侣”蛋白发生转变,转变后的蛋白被激活,将最终导致细胞死亡。这项发现为相关药物研发提供了新的途径。“这是非常令人兴奋的结果,能够给医疗界带来重大影响,” Oregon州立大学的著名生化教授Joseph Beckman说。

  “阻止上述酪氨酸硝化过程,就有望防止多种退行性疾病,”Beckman说。“而且研究显示,药物可以有效靶标这种被氧化转变的蛋白。”

  数十年来,科学家们了解到,细胞的氧化损伤会引发神经退行性疾病、炎症和衰老。而细胞中的某些分子对这类攻击要敏感得多,这项研究中的热休克蛋白90(HSP90)就是其中之一。HSP90是细胞中的重要分子伴侣,参与了约两百种基础细胞功能。不过,当HSP90上的一个酪氨酸残基被硝化之后,该蛋白就会产生毒性。

  “这简直令人难以置信,仅给一个蛋白增加一个硝基,就会使其产生足以杀死运动神经元的毒性,”Beckman说。“研究显示,HSP90的硝化会激活促炎症受体P2X7,启动一系列危险程序,最终导致运动神经元死亡。”

  这一机制的独特之处,使科学家们的发现更为重要。研究人员指出,如果能够采用药物,阻止或减少氧化剂对上述脆弱位点的攻击,将有望同时治疗多种疾病。在Beckman的职业生涯中,他对肌萎缩侧索硬化症ALS进行了大量的研究。他认为,HSP90酪氨酸硝化与ALS和脊髓损伤有着密切的联系。

  “在大多数人的心目中,心脏病、癌症、衰老、肝脏疾病、脊髓损伤是完全不同的,” Beckman说。“其实,这些疾病都与氧化攻击引起的炎症反应有关,在这一层面上它们何其相似。现在我们可以利用这一点,开发通用策略来治疗那些看起来并不相关的疾病。”

  研究人员强调,这项研究的关键是开发了新方法,通过基因工程给HSP90引入硝基酪氨酸。他们由此确定了氧化损伤的确切区域,而这对于靶标这一过程的新药开发非常重要。

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