研究人员发现了细胞如何处理压力的奥秘

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“我们真正感兴趣的是,”UMass Amherst大学生物化学和分子生物学教授、该论文的资深作者Peter Chien说道,“细胞如何对压力做出反应。我们研究一类被称为蛋白酶的酶,它们针对并破坏细胞内的有害蛋白质。这些蛋白酶可以有选择地识别特定的、单个的蛋白质单体蛋白。但它们是如何做到这一点的?它们如何在健康的蛋白质和有害的蛋白质之间进行选择?”

Chien和他的合著者专注于两种特定的蛋白酶--Lon和ClpX,其中每一种都被精细地调整为识别不同的有害蛋白质以回答这个问题。长期以来,人们认为Lon和ClpX的功能类似于钥匙:每一种只能打开一种锁,而不是另一种,如果一个细胞缺少其中一种,就会产生严重的副作用。

“如果你有过一个极其混乱的大学室友,”Chien说道,“你知道定期清空垃圾是多么重要。缺少Lon蛋白酶就像有一个从来不洗、不换、不打扫的室友。”

但在一系列将Lon从细菌细胞群中移除的实验之后,Chien的团队看到了一些奇怪的现象:一些菌落仍然活着。

这一观察导致了他们的第一个发现。尽管它失去了一些ClpX的能力,但ClpX可以变异以执行类似Lon的功能。这就好比为了保持寝室的清洁,开始清洗室友的袜子,但不得不牺牲一些自己的干净衣服来这样做。

在追踪ClpX突变是如何让蛋白酶扩大其功能的过程中,该团队有了第二个发现:在适当的条件下,野生的、非突变的ClpX也能履行Lon的一些职责。

事实证明,ClpX对ATP高度敏感。ATP是一种有机化合物,是所有活细胞的能量来源。在ATP的正常水平下,ClpX专注于自己的职责,但在一个特定的、较低的阈值下,它会突然开始为Lon打扫卫生。

Chien说道:“这是对细胞如何工作的基本理解的一个真正突破。它改变了规则:不仅细胞能量控制了细胞工作的速度,而且还控制了它的工作方式。”

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