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Cell发布细胞应激新机制

2014.3.04

  在发生自然灾害之后(例如一场大火),辅助人员会迅速组织起来清理残骸,建立临时避难所为需要的人们提供食物。当细胞面临危险的环境条件时(例如高温或有毒物质),也会启动一个类似的程序——细胞应激反应,也称为热激反应。

  马普生化研究所的科学家们与德累斯顿工业大学合作,筛查了细胞应激辅助蛋白的整个网络,揭示了应激反应中的新调控机制。“我们的结果将有助于神经退行性疾病的研究,例如阿尔茨海默症或帕金森症,”文章的作者之一Christian Loew博士说。这项研究于二月二十七日发表在Cell杂志上。

  当机体面临生命危险时,细胞的应急程序(热激反应)就会启动,不过“热激反应”这个名字带有一点误导性。二十世纪六十年代初期,人们在高温条件下首次观察到了细胞的应激反应。科学家将果蝇暴露在高温条件下,发现细胞为了自救启动了一个复杂的应急程序。虽然现在人们已经知道,这一程序也会被其他危险触发(例如辐射或有毒物质),不过这一名词仍然得以沿用。

  细胞在热激反应中,合成了不同的应激蛋白。它们的任务是防止机体受到永久性的损伤。“你可以将其理解为一个紧急报警系统。为了尽快恢复到初始状态,这个系统会快速识别出现的问题和损伤,制定和调节应对措施”Loew说。研究人员通过广泛的综合性分析,研究了热激反应中的15 000种蛋白及其功能。他们向人们展示,根据不同的任务和受灾区域,辅助蛋白形成了不同的小组。例如,有一组蛋白专门负责核查细胞核中的DNA是否完整。

  HSF1蛋白(热激转录因子)在细胞的救灾程序中起核心协调作用。一旦该蛋白激活,就会召集各种其他蛋白展开救助行动。研究人员通过RNA干涉,在HeLa细胞中筛查了应激反应中的调节蛋白,并描述了HSF1蛋白的两条调控路径。研究显示,当危机解除后,HSF1会被细胞的废物处理系统(蛋白酶体)降解。但只要还存在危险,另一个蛋白(乙酰转移酶EP300)就会阻止这种降解。

  研究热激反应,可以帮助人们进一步理解阿尔茨海默症、帕金森症等神经退行性疾病。这些疾病中的细胞受到了巨大的损伤,这就对细胞的质控系统提出了更高的要求。一旦神经细胞死亡,就无法继续执行它们在大脑中的功能。“热激反应的定向激活可以减少特定的细胞损伤,”Loew解释道。

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