Nature子刊:細胞再循環加速機制
日期:2012-03-15 08:28:33
來自密歇根大學醫學院,細胞與發育生物學系的研究人員發表了題為“Lipid storage disorders block lysosomal trafficking by inhibiting a TRP channel and lysosomal calcium release”的文章,發現了一種能加速細胞再循環中心:溶酶體的垃圾清除的可能藥物,這將為治療一些罕見遺傳性代謝紊亂失序癥提供新的思路。相關成果公布在Nature Communications雜志上。
文章的通訊作者是密歇根大學徐浩新助理教授,其早年畢業于北京大學,獲得美國喬治亞州立大學獲博士學位,2010年徐浩新榮獲美國青年科學家總統獎(美國青年科學家總統獎由美國前總統克林頓于1986年設立,獲獎者將得到多達5年的研究經費)。
徐浩新說,這項研究對于治療罕見遺傳性代謝紊亂疾病,比如NieMann- Pick病,黏脂貯積癥IV型,以及常見的阿茲海默癥,以及帕金森癥等具有重要意義?!斑@項研究引入了一個新穎的概念:一種潛在藥物可以增加細胞內垃圾清楚的速度,這對于醫藥研究具有重要影響”。不過徐浩新也表示目前這項研究還屬于早期基礎研究階段,從基礎研究走到藥物面市需要許多年的時間。
細胞中垃圾與日常生活中垃圾一樣,如果不得到及時處理,都會危害人類健康。在構成機體的上萬億個細胞里,存在一個調節控制細胞垃圾處置運作的處理中心:溶酶體,溶酶體內含有許多種水解酶類,能夠分解包括有害分子在內的很多種物質,比如用過的蛋白,脂肪物質,細胞膜廢棄塊等,這些物質可以進入再循環。這樣的物質流過程稱為囊泡運輸(vesicular trafficking,生物通譯)。
這一過程對于細胞和整個機體的健康具有重要意義,如果運輸減慢或者停止,那么就會導致溶酶體阻塞,造成許多疾病,比如一種稱為脂質貯積病的遺傳性代謝失序癥,NieMann- Pick病就是其中之一。
在之前的研究人員,徐浩新等人曾發現溶酶體正常工作部分依賴于溶酶體表面膜上的稱為鈣離子通道的及時鈣離子流。如果鈣離子通道被阻塞,那么溶酶體的運輸就會被打斷,運送的“貨物”就會被積壓,導致溶酶體膨脹。
在最新這篇文章中,研究人員利用了一種新型成像技術,分析了溶酶體中釋放的鈣離子,結果發現之前研究的一種稱為TRPML1的離子通道蛋白能介導鈣離子的釋放,從而極大的減少NieMann- Pick,黏脂貯積癥IV型疾病細胞。TRPML1是TRP(transient receptor potential)離子通道蛋白,分布在細胞內體和溶酶體,在人類粘脂質累積病IV型(Mucolipidosis, ML4)患者中發現有突變。
而且更重要的是,研究人員還發現了一種合成小分子:ML-SA1能模擬PI(3,5)P2的作用,激活溶酶體鈣離子通道,打開通道,恢復鈣離子流。研究人員認為這說明,也許可以利用這種小分子作為藥物,激活溶酶體鈣離子通道,并恢復正常的溶酶體功能。
下一步研究人員將在NieMann- Pick,黏脂貯積癥IV型小鼠模型中進行ML-SA1實驗,希望能了解這種小分子是否能減輕有關癥狀。
NieMann- Pick病(Niemann –Pick’sudisease)是一種按單純孟德爾隱性遺傳規律遺傳的疾病。主要有關酶缺乏引起神經髓鞘磷脂、膽固醇及其他磷脂在肝、脾的內皮細胞及腦部沉積引起。臨床表現有肝、脾腫大,神經系統癥狀,聾、盲及智力低下。視網膜黃斑部有磷脂沉積者亦可見櫻紅斑。本病為進行性,多在發病數年后死亡。診斷可作骨髓或脾穿刺涂片,淋巴結活組織檢查尋找泡沫細胞。
黏脂貯積癥Ⅳ型是一種基本生化缺陷為神經節苷脂唾液酸酶缺乏的疾病,這種酶缺乏可導致GM3和GD3神經節苷脂異常分布。這兩種神經節苷脂可使組織細胞功能受累,并通過某種不清的機制而致病這兩種脂質是包涵體內脂質樣物質的主要成分。
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