我院林圣彩教授課題組找到調(diào)控細胞合成代謝與分解代謝“開關(guān)”
我院林圣彩教授課題組近期的一項研究，找到了體內(nèi)細胞調(diào)控代謝的一個“開關(guān)”，借由它可以“下達”細胞合成代謝或分解代謝“命令”，從而解開了細胞能量代謝研究領(lǐng)域的一個“謎底”。這一發(fā)現(xiàn)被認為對包括糖尿病、腫瘤等多種代謝疾病的研究和治療有著重大意義。
7月3日，國際頂尖學(xué)術(shù)雜志《細胞》子刊《細胞—代謝》在線發(fā)表了這一研究成果。在生物學(xué)界，《細胞—代謝》是除《科學(xué)》、《自然》和《細胞》之外最頂級的學(xué)術(shù)雜志之一。
能量代謝是細胞中最基本、最重要的活動之一。當能量水平下降時，細胞能通過其感應(yīng)因子加快能量產(chǎn)生；當能量充裕時，細胞則通過另一感應(yīng)因子加快耗能的活動，從而維持總體能量平衡。總體說來，代謝可分成合成代謝和分解代謝兩種，前者是合成大分子的耗能過程，后者是降解營養(yǎng)物質(zhì)釋放能量的過程。
那么，能量代謝平衡是如何達到的呢？林圣彩介紹說，近年來的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，能量代謝平衡調(diào)控是由多個與之相關(guān)的信號通路所介導(dǎo)，其中最為重要也最被廣泛研究的有兩條：AMPK信號通路和mTOR信號通路。
簡單說來，AMPK信號通路開啟的是分解代謝通路，即當細胞能量水平較低時，AMPK被激活，激發(fā)分解代謝，讓營養(yǎng)物質(zhì)如脂肪燃燒為能量；mTOR信號通路開啟的則是合成代謝通路，即當細胞能量水平較高時，mTOR被激活，激發(fā)合成代謝，增加大分子如蛋白質(zhì)的合成，促進細胞增殖。
隨之而來的問題是，下達合成代謝和分解代謝“命令”的“指揮官”是誰呢？又是何時下達的呢？
林圣彩教授課題組破解了這個“謎底”。他們發(fā)現(xiàn)了控制這兩個截然相反的代謝路徑的“開關(guān)”。讓人詫異的是，它還竟然是同一個“開關(guān)”。這是一種分布在細胞內(nèi)膜的名為“v-ATPase-Ragulator”的蛋白質(zhì)復(fù)合體。通俗點兒說，當細胞內(nèi)能量水平降低時，這個蛋白質(zhì)的形狀會發(fā)生變化從而讓能激活A(yù)MPK的復(fù)合體與其相互作用，使之被激活。激活后的AMPK最終下達分解代謝“命令”。反之，當細胞內(nèi)能量水平較高時，mTOR將與“v-ATPase-Ragulator”的蛋白質(zhì)復(fù)合體相結(jié)合并被激活，開啟合成代謝通路。
林圣彩說，這樣的發(fā)現(xiàn)對認知代謝穩(wěn)態(tài)的分子機制有著重大的理論意義，將為治療與代謝紊亂相關(guān)的人類重大疾病的治療提供思路和方向。
林圣彩教授課題組長期致力于細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究。近年來，該課題組潛心研究，不斷攻關(guān)，取得了一系列重大成果，如揭示細胞如何應(yīng)對生長因子缺乏的內(nèi)在機理，發(fā)現(xiàn)了細胞自噬“路線圖”、還發(fā)現(xiàn)了細胞如何感應(yīng)“饑餓”信號AMP的信號傳導(dǎo)通路等。其中，“發(fā)現(xiàn)細胞自噬‘路線圖’”成果曾登上《科學(xué)》雜志，并入選2012年度“中國科學(xué)十大進展”。
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