細(xì)胞廢物處理通過自噬處理有缺陷的成分

今年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎將授予研究員大隅良典。在20世紀(jì)90年代，他解釋了我們的細(xì)胞釋放蛋白質(zhì)廢物的機(jī)制：自噬。這種治療——字面意思是“自吃”——消除了病原體的殘留，但也消除了變形或過時(shí)的蛋白質(zhì)，從而在帕金森病等疾病中也發(fā)揮了作用。

自噬是細(xì)胞的回收工廠：當(dāng)饑餓和壓力使能量供應(yīng)稀缺時(shí)，它會提供能量。然后細(xì)胞開始消化舊的或不必要的成分來提取能量。同時(shí)，它有助于胚胎中不同細(xì)胞類型和組織的發(fā)育。作為細(xì)胞廢物處理，感染中的自噬導(dǎo)致細(xì)菌或病毒病原體的分解和消除。此外，這種治療通過消除變形或受損的蛋白質(zhì)和細(xì)胞構(gòu)件，在細(xì)胞健康中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。早在20世紀(jì)50年代，研究人員就發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中有許多蛋白質(zhì)降解酶的隔間。后來，有人發(fā)現(xiàn)這些溶酶體中甚至可能有完整的細(xì)胞成分，它們可能會被降解。疑問很明顯，這里的蜂巢垃圾處理是活躍的。

然而，這種細(xì)胞自我治療的工作模式及其包含的步驟長期不確定。這里的問題：顯然有一個(gè)中間步驟，它被運(yùn)送到溶酶體處理材料，從而被“預(yù)粉碎”。但是這些囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白由于太短而沒有被觀察到。只有東京大學(xué)的大隅良典在1992年能夠找到解決這個(gè)問題的辦法。研究人員決定用啤酒酵母細(xì)胞來研究自噬。他的想法是：如果他成功地阻止了水泡自噬的破壞，那么它們必須保持足夠長的時(shí)間來檢查它們和它們發(fā)生的過程。

饑餓酵母中的圓形尸體

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，大隅培養(yǎng)了一種酵母菌株，它缺乏通常降解液泡和其他細(xì)胞小泡的酶。然后他把這些細(xì)胞餓死，讓它們自己消化，可以說，因?yàn)槟菚r(shí)需要的自噬必須出現(xiàn)。事實(shí)上，在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)，酵母細(xì)胞中充滿液體的空腔就充滿了小的圓形物體——自噬。大隅首次在細(xì)胞自身的垃圾收集中發(fā)現(xiàn)了這些關(guān)鍵參與者，為進(jìn)一步研究自噬奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)在，下一個(gè)決定性的步驟是：大隅懸浮一種化學(xué)物質(zhì)的酵母細(xì)胞，這種化學(xué)物質(zhì)會導(dǎo)致其遺傳物質(zhì)的隨機(jī)突變。他背后的想法是：如果突變攻擊了負(fù)責(zé)自噬和自噬形成的基因，那么這個(gè)細(xì)胞就不能形成這些身體中的任何一個(gè)。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，大隅試圖在明年確定自噬的第一個(gè)必需基因。通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，他很快就能確定這些基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的特征。最后，科學(xué)家可以解碼調(diào)節(jié)自噬的蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)復(fù)合物的整個(gè)級聯(lián)。通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，他很快就能確定這些基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的特征。最后，科學(xué)家可以解碼調(diào)節(jié)自噬的蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)復(fù)合物的整個(gè)級聯(lián)。通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，他很快就能確定這些基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的特征。最后，科學(xué)家可以解碼調(diào)節(jié)自噬的蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)復(fù)合物的整個(gè)級聯(lián)。

多虧了大隅和基于他工作的研究，我們現(xiàn)在知道如何控制我們自己的垃圾收集及其重要的生理功能。自噬在帕金森病等疾病中也起著關(guān)鍵作用，但它也可以通過“清理”來發(fā)揮癌癥的作用。它在諾貝爾獎委員會的一次解釋性發(fā)言中說：“自噬已經(jīng)為人所知50多年了，但它在生理學(xué)和醫(yī)學(xué)中的根本重要性直到20世紀(jì)90年代才通過對易奧蘇米斯范式轉(zhuǎn)變的研究而為人所知?！耙?yàn)樗陌l(fā)現(xiàn)，大隅獲得了今年的諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎?！?

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