Cell：熱休克誘發(fā)細胞內(nèi)蛋白質(zhì)聚集的分子機理

當細胞暴露于較高非致死性的溫度下時，細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)聚集體就會形成，這似乎是對壓力產(chǎn)生反應(yīng)的一種表現(xiàn)形式，但損傷蛋白的積累似乎并不會在形成過程中被破壞；近日刊登在雜志Cell上的一項研究論文中，來自芝加哥大學和哈佛大學的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，當細胞回歸到正常溫度下時，這種蛋白聚集可以被*逆轉(zhuǎn)恢復(fù)，聚集的蛋白質(zhì)會被解開重新恢復(fù)其正常的功能，本文研究為揭示蛋白質(zhì)聚集的生物學本質(zhì)提供了新的思路。

盡管研究者們進行了很多年的研究，但他們似乎都不能解釋為何細胞會對熱休克產(chǎn)生反應(yīng)，當細胞暴露于壓力條件下時，某些細胞蛋白就會聚集形成名為應(yīng)激顆粒(stress granules)的大塊結(jié)構(gòu)；對突變細胞系的研究表明，特殊類型的應(yīng)激顆?？梢员患毎捌涞鞍捉M分的重新恢復(fù)而破壞。為了深入研究熱休克對天然蛋白群體的影響，研究者Drummond及其同事利用一種新型技術(shù)設(shè)備同時追蹤了計劃1000種不同的酵母細胞成熟蛋白質(zhì)，研究小組將細胞暴露于30度（正常）至46度（嚴重熱休克狀態(tài)）之間，暴露時間2-8分鐘，隨后利用質(zhì)譜法等工具測定了細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的聚集情況。

隨后研究者鑒別出了對熱休克產(chǎn)生反應(yīng)聚集的超過175種不同的蛋白質(zhì)，大約有六分之一的蛋白質(zhì)被進行了測定，而且是之前測定的10倍；特殊的蛋白質(zhì)可以在特殊及分離的細胞位置形成應(yīng)激顆粒，然而研究小組還發(fā)現(xiàn)，在很多情況下蛋白聚集會發(fā)生，但應(yīng)激顆粒卻不會產(chǎn)生，這就表明蛋白聚集和應(yīng)激顆粒的形成具有相關(guān)性，但彼此缺失獨立的過程。

基于此前的研究基礎(chǔ)，研究者推測表示，在熱休克過程蛋白質(zhì)聚集的主要目的就是對細胞工廠重新改造，重點關(guān)注于壓力過程中蛋白質(zhì)的合成系統(tǒng)；在某些情況下蛋白質(zhì)可以扮演自發(fā)的溫度計和調(diào)節(jié)器，去感知溫度以及進行自我組裝來激活或失活某些細胞功能。Edward Wallace博士指出，熱誘導的蛋白質(zhì)聚集或許是適應(yīng)性反應(yīng)的一個標志，我們的研究從細胞器層面上闡明了這一點。

同時本文研究也提出了一些引人入勝的問題，比如蛋白質(zhì)聚集的本質(zhì)是什么？而且蛋白質(zhì)聚集如何在多種神經(jīng)變性疾病中發(fā)生的？目前研究人員正在努力研究來解釋蛋白質(zhì)聚集的生物學功能，尤其是其在細胞功能中的調(diào)節(jié)子的角色是如何扮演的，未來研究者還將通過更多研究來闡明蛋白質(zhì)聚集發(fā)生的機制，或?qū)殚_發(fā)抵御人類疾病的新型療法提供幫助。