馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的一個(gè)研究小組在最近發(fā)表在《Cell Reports》上的一項(xiàng)研究中調(diào)查了圍繞細(xì)胞如何處理壓力的奧秘。研究人員發(fā)現(xiàn)，一種被稱為ClpX的損傷修復(fù)酶不僅可以通過突變來修復(fù)多種細(xì)胞問題，而且還可以對(duì)細(xì)胞能量水平的變化做出反應(yīng)以維持細(xì)胞健康。“我們真正感興趣的是，”UMass Amherst大學(xué)生物化學(xué)和分子生物學(xué)教授、該論文的資深作者Peter Chien說道，“細(xì)胞如何對(duì)壓力做出反應(yīng)。我們研究一類被稱為蛋白酶的酶，它們針對(duì)并破壞細(xì)胞內(nèi)的有害蛋白質(zhì)。這些蛋白酶可以有選擇地識(shí)別特定的、單個(gè)的蛋白質(zhì)單體蛋白。但它們是如何做到這一點(diǎn)的？它們?nèi)绾卧诮】档牡鞍踪|(zhì)和有害的蛋白質(zhì)之間進(jìn)行選擇？”
Chien和他的合著者專注于兩種特定的蛋白酶--Lon和ClpX，其中每一種都被精細(xì)地調(diào)整為識(shí)別不同的有害蛋白質(zhì)以回答這個(gè)問題。長(zhǎng)期以來，人們認(rèn)為L(zhǎng)on和ClpX的功能類似于鑰匙：每一種只能打開一種鎖，而不是另一種，如果一個(gè)細(xì)胞缺少其中一種，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用。“如果你有過一個(gè)極其混亂的大學(xué)室友，”Chien說道，“你知道定期清空垃圾是多么重要。缺少Lon蛋白酶就像有一個(gè)從來不洗、不換、不打掃的室友。”但在一系列將Lon從細(xì)菌細(xì)胞群中移除的實(shí)驗(yàn)之后，Chien的團(tuán)隊(duì)看到了一些奇怪的現(xiàn)象：一些菌落仍然活著。
這一觀察導(dǎo)致了他們的第一個(gè)發(fā)現(xiàn)。盡管它失去了一些ClpX的能力，但ClpX可以變異以執(zhí)行類似Lon的功能。這就好比為了保持寢室的清潔，開始清洗室友的襪子，但不得不犧牲一些自己的干凈衣服來這樣做。在追蹤C(jī)lpX突變是如何讓蛋白酶擴(kuò)大其功能的過程中，該團(tuán)隊(duì)有了第二個(gè)發(fā)現(xiàn)：在適當(dāng)?shù)臈l件下，野生的、非突變的ClpX也能履行Lon的一些職責(zé)。事實(shí)證明，ClpX對(duì)ATP高度敏感。ATP是一種有機(jī)化合物，是所有活細(xì)胞的能量來源。在ATP的正常水平下，ClpX專注于自己的職責(zé)，但在一個(gè)特定的、較低的閾值下，它會(huì)突然開始為L(zhǎng)on打掃衛(wèi)生。Chien說道：“這是對(duì)細(xì)胞如何工作的基本理解的一個(gè)真正突破。它改變了規(guī)則：不僅細(xì)胞能量控制了細(xì)胞工作的速度，而且還控制了它的工作方式。”
