胰島素可調(diào)控蛋白質(zhì)翻譯

美國(guó)加州諾瓦托巴克老年研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了胰島素影響細(xì)胞代謝和細(xì)胞存活的新機(jī)制。他們?cè)谛沱惥€蟲中證實(shí)細(xì)胞內(nèi)胰島素信號(hào)通過(guò)控制附著mRNA的核糖體的數(shù)目調(diào)控蛋白質(zhì)的合成，從而使細(xì)胞能夠更快速地對(duì)環(huán)境改變產(chǎn)生反應(yīng)。論文發(fā)表在《Cell Metabolism》雜志上。

以前的研究證實(shí)通過(guò)胰島素受體或其他胰島素樣受體激活的胰島素樣信號(hào)在線蟲的衰老、應(yīng)激反應(yīng)和維持生命過(guò)程中發(fā)揮重要作用?？茖W(xué)家們認(rèn)為胰島素通常是基于轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達(dá)也就是通過(guò)改變基因mRNA的拷貝數(shù)而調(diào)控蛋白質(zhì)表達(dá)?，F(xiàn)在Lithgow和他的同事證實(shí)胰島素或許能夠從翻譯水平調(diào)控基因表達(dá)。

Heidi Tissenbaum是馬薩諸塞州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一位分子遺傳學(xué)家，他長(zhǎng)期從事胰島素樣信號(hào)及衰老機(jī)制研究。Heidi Tissenbaum 認(rèn)為：“這確實(shí)是一個(gè)較深入的研究，它使我們真正了解到胰島素的作用機(jī)制，同時(shí)還推動(dòng)了我們對(duì)于衰老機(jī)制的了解并為該研究開(kāi)辟了新的方向。

“我們發(fā)現(xiàn)了胰島素控制蛋白質(zhì)合成的新機(jī)制，其中一些蛋白對(duì)于線蟲的存活非常重要，”加州諾瓦托巴克老年研究所成員、*作者Gordon Lithgow說(shuō)：“從而為治療老年病和糖尿病提供了一組新的靶點(diǎn)。”Lithgow的研究小組發(fā)現(xiàn)當(dāng)線蟲發(fā)生胰島素樣受體基因的缺失而導(dǎo)致胰島素信號(hào)下降時(shí)，線蟲能夠更好地耐受高溫壓力，比正常的線蟲存活得更長(zhǎng)久。

當(dāng)研究人員用一種阻斷基因轉(zhuǎn)錄的藥物處理線蟲時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)它的熱休克生存能力沒(méi)有影響，表明胰島素信號(hào)影響了其他從基因到蛋白質(zhì)的信號(hào)途徑。研究者于是將研究方向轉(zhuǎn)向翻譯調(diào)控。他們從線蟲中獲取了所有與核糖體連接的mRNA，發(fā)現(xiàn)多個(gè)核糖體可同時(shí)與一個(gè)mRNA轉(zhuǎn)錄子結(jié)合，從而同時(shí)合成多個(gè)蛋白質(zhì)。他們根據(jù)核糖體的數(shù)目將mRNAs進(jìn)行分類。

在熱應(yīng)激條件下比較胰島素信號(hào)正常和突變的線蟲，研究小組發(fā)現(xiàn)有59個(gè)基因的核糖體結(jié)合模式存在顯著差異，從而導(dǎo)致了蛋白質(zhì)合成差異。“每個(gè)基因意味著一個(gè)新故事，每個(gè)基因都有可能對(duì)代謝產(chǎn)生影響，對(duì)應(yīng)激耐受產(chǎn)生影響，甚有可能對(duì)衰老產(chǎn)生了影響”Lithgow說(shuō)。

長(zhǎng)期從事衰老相關(guān)的腦功能研究的俄克拉荷馬州大學(xué)健康科學(xué)中心的神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)家William Sonntag說(shuō)：“我認(rèn)為它為這方面的研究開(kāi)辟了新途徑證實(shí)了確實(shí)有其他的途徑可調(diào)控蛋白質(zhì)的水平。有趣的是在翻譯水平上調(diào)控蛋白質(zhì)表達(dá)明顯比改變基因表達(dá)要快得多。論文的第二作者Aric Rogers說(shuō)：“翻譯調(diào)控比從轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達(dá)要快得多。翻譯是直接指向蛋白質(zhì)合成?？焖俑淖兊鞍踪|(zhì)合成意味著能更快地對(duì)環(huán)境變化或是創(chuàng)傷做出反應(yīng)。”