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Science:科学家鉴别出细胞生长过程中感知营养可用性的关键营养传感器

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为了生存和生长,细胞必须正确评估自身可用的资源,并将这些资源与细胞生长和代谢结合在一起,这一环节出现错误就会引发细胞死亡或细胞功能异常,而制定这些决策的关键就是mTOR通路,该通路能够将细胞营养、代谢和疾病相联系起来。

图片来源:Steven Lee/Whitehead Institute

mTOR信号通路能够掺入来自多种因素的信号,诸如氧气水平、营养有效应、生长因子及胰岛素水平等,从而就能够促进或限制细胞的生长和代谢情况。但当该通路失去控制时,就会引发多种类型疾病,包括癌症、糖尿病和阿尔兹海默病等;理解控制该通路的多种传感器或能帮助研究人员开发治疗多种疾病的新型疗法,而下调该通路的水平也能够促进小鼠和其它有机体变得更加长寿。

尽管必需氨基酸—甲硫氨酸是细胞进行仔细感知的关键营养物质,但研究人员并不知道到底其是如何为mTOR信号通路提供补给的,如今刊登在国际着名杂志Science上的一篇研究报告中,来自怀特黑德研究所的研究人员鉴别出了一种名为SAMTOR的特殊蛋白,该蛋白能作为mTOR通路的一种传感器来帮助甲硫氨酸衍生物S—腺苷甲硫胺酸(SAM)的产生。

甲硫氨酸对于蛋白质合成非常必要,同时其也能够产生代谢产物SAM,而SAM主要参与关维持细胞生长的关键细胞功能,包括DNA甲基化、核糖体的生物合成及磷脂代谢等,更有意思的是,甲硫氨酸的限制常常会增加机体对胰岛素的耐受性和寿命,这就类似于mTOR通路活性被抑制后产生的抗衰老效应,但mTOR、甲硫氨酸及机体老化之间的关联目前研究人员并未有效阐明。

研究者Sabatini说道,甲硫氨酸限制的表型和mTOR抑制之间会有很多相似性,而SAMTOR蛋白的存在或许就能提供一些诱人的数据,当然这也说明了,这些表型或许从机制上来讲是相关联的。研究者发现,亮氨酸和精氨酸是mTOR信号通路的分子传感器,本文研究中,他们鉴别出了此前一种并不特殊的蛋白质似乎能同mTOR通路的组分发生相互作用,随着深入的研究,研究者发现,该蛋白(SAMTOR)能与SAM结合,从而间接地测定细胞中可用的甲硫氨酸的水平,这或许就使得SAMTOR蛋白成为了一种特殊的营养感受器来调节mTOR通路。

研究者Orozco认为,人们常常会试图阐明细胞中甲硫氨酸被感知的分子机制,我认为,这项研究中我们首次在哺乳动物细胞中描述了甲硫氨酸如何调节主要的信号通路,诸如mTOR信号通路。当前研究表明,SAMTOR蛋白在感知甲硫氨酸过程中扮演着至关重要的角色,甲硫氨酸的代谢对于许多细胞功能都非常重要,未来研究人员还将深入研究SAMTOR和机体寿命延长、胰岛素敏感性增加之间的关联,这些效应的产生常常和较低的甲硫氨酸水平直接相关。

本文研究中,研究者阐明了甲硫氨酸的限制如何和多种有机体的有益效应相关,而且SAMTOR蛋白的发现或能为研究人员提供一种深入研究的基础,mTOR通路上游的营养感知途径或许能够有效对特定营养物质的可利用产生反应,进而调节细胞生长,当然了后期研究人员还有很多问题需要深入研究,比如为何细胞会进化出对特定营养物质的感知机制,以及细胞如何以不同方式来处理这些营养物质等问题。

原始出处:

Xin Gu, Jose M. Orozco, Robert A. Saxton, et al.SAMTOR is an S-adenosylmethionine sensor for the mTORC1 pathway.Science(2017). DOI: 10.1126/science.aao3265

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 Science:科学家鉴别出细胞生长过程中感知营养可用性的关键营养传感器

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