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研究人員發(fā)現(xiàn)核糖體如何調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)生產(chǎn)

導讀 人體由數(shù)萬億個細胞組成,細胞內(nèi)60%的能量專用于特定的分子機器。該機器負責生產(chǎn)蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是身體的基本組成部分。分子機器稱為核糖體...

人體由數(shù)萬億個細胞組成,細胞內(nèi)60%的能量專用于特定的分子機器。該機器負責生產(chǎn)蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是身體的基本組成部分。

分子機器稱為核糖體。核糖體的任務是根據(jù)基因組中發(fā)現(xiàn)的遺傳密碼(稱為mRNA)的副本創(chuàng)建蛋白質(zhì)。到目前為止,科學家們認為核糖體對所有mRNA執(zhí)行相同類型的工作,就像一條標準化的裝配線,它本身無法調(diào)節(jié)。

然而,哥本哈根大學的研究人員發(fā)現(xiàn)事實并非如此。

人們很早就知道核糖體有不同類型。但人們普遍認為,無論你給核糖體提供什么mRNA,它都會產(chǎn)生蛋白質(zhì)。但我們的結(jié)果表明,不同類型的核糖體產(chǎn)生特定的蛋白質(zhì)。”

AndersH.Lund,哥本哈根大學生物技術(shù)研究與創(chuàng)新中心教授

AndersH.Lund和他的同事發(fā)現(xiàn),與其他細胞相比,癌細胞具有不同的核糖體,這是新發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

“這讓我們推測為什么會出現(xiàn)這種情況。也許癌細胞需要特定的蛋白質(zhì)來生長、形成轉(zhuǎn)移或經(jīng)歷其他類型的發(fā)育?這讓我們思考為什么存在各種類型的核糖體以及它們對身體的發(fā)育如何至關(guān)重要,”AndersH.Lund說。

該研究是與第一作者兼助理索菲亞·哈夫納(SophiaHäfner)合作進行的,在小鼠大腦和人類干細胞中進行。安德斯·H·隆德(AndersH.Lund)表示,這有力地表明這些結(jié)果適用于多種生命形式。

一個微小的變化卻具有重大意義

研究人員首先檢查了胎兒期及以后小鼠的大腦。他們發(fā)現(xiàn)大腦的核糖體在整個發(fā)育過程中發(fā)生變化,這表明核糖體變化對于正常發(fā)育是必要的。

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為了研究同樣的情況是否適用于人類,研究人員使用了人類干細胞,它可以分化成人體中發(fā)現(xiàn)的許多不同的細胞類型。

“我們誘導細胞分化成各種細胞類型,并在發(fā)育過程中追蹤它們。然后我們檢查核糖體是否發(fā)生了變化,事實上,我們觀察到它們確實發(fā)生了變化,”AndersH.Lund說。

核糖體具有包含114個小化學修飾的特定模式。研究人員表示,這些修飾在細胞分化過程中發(fā)生變化,可能形成決定核糖體產(chǎn)生哪些蛋白質(zhì)的代碼。

AndersH.Lund說:“如果我們?nèi)コ龁蝹€修飾并將干細胞分化為神經(jīng)細胞,核糖體將產(chǎn)生與平常不同類型的神經(jīng)細胞。因此,核糖體的外觀對于細胞隨著時間的推移會變成什么樣子至關(guān)重要。”并補充道:

“通過這種方式,我們證明核糖體不僅僅是mRNA到蛋白質(zhì)的被動“翻譯者”,而且具有主動的調(diào)節(jié)功能。”

未來改進的治療方法

目前,干細胞方面已經(jīng)有了相當多的研究,重點是如何創(chuàng)建特定類型的細胞,例如神經(jīng)細胞。因此,這一新知識對于理解人體細胞如何發(fā)育至關(guān)重要。此外,它可能使我們能夠在未來開發(fā)出改進的治療方法。

“我們的研究結(jié)果表明,我們或許能夠更好地控制這一過程,因為我們現(xiàn)在更多地了解是什么調(diào)節(jié)了特定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。它還可能揭示對特定細胞類型的發(fā)育至關(guān)重要的生物過程。這些知識可能會用于再生醫(yī)學,”AndersH.Lund說。

再生醫(yī)學涉及將健康細胞移植到患者體內(nèi)以幫助恢復正常身體功能的治療。它可用于治療糖尿病或帕金森病等疾病。

未來,這些發(fā)現(xiàn)也可能帶來更好的癌癥治療方法。

“這一切都始于我們觀察到癌細胞中的核糖體與健康細胞相比有所不同。當核糖體不同時,我們也許能夠開發(fā)出一種物質(zhì),可以結(jié)合并可能抑制或麻痹癌細胞中豐富的一些核糖體。這可能提供新的治療可能性,”AndersH.Lund說。

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