两项研究发现压力重编细胞

在一对出版物中，研究人员通过重新编程其内部信号网络，展示了细胞如何适应压力因子 - 如水分流失。这些研究描述了细胞用于在细胞机器之间发送信号并避免细胞死亡的先前未知机制。这组作者说，增强适应机制的药物可以帮助细胞避免多种疾病，包括2型糖尿病。这些研究发表在Cell Reports和Molecular Cell上。

“我们发现细胞在面临生存威胁时会关闭非基本功能。与此同时，细胞激活新的机制来维持基本功能，”两位论文的高级作者，遗传学教授Maria Hatzoglou博士说。 Case Western Reserve大学医学院的营养学，以及Case综合癌症中心的成员。

研究集中在两种类型的细胞应激：细胞从水分流失中收缩，以及内质网功能障碍，内质网是制造和引导蛋白质到特定目的地的细胞器官。两者都有各种各样的原因 - 从人的遗传到细胞的环境 - 细胞必须适应压力因素或消亡。在新研究中，研究人员描述了一系列细胞解决方法。“细胞通过减缓蛋白质合成等耗能过程来保护自己。这使细胞能够重新编程细胞机器，使其成为生存所需的必需蛋白质，”Hatzoglou说。

在分子细胞研究中，Hatzoglou及其同事描述了应激细胞如何通过沿着意想不到的分子途径传递信号来关注关键蛋白质的产生以维持内质网的功能。在Cell Reports研究中，研究人员将角膜细胞放入盐水中干燥。细胞通过激活有助于转运氨基酸的途径起作用。通过这样做，细胞能够防止水分流失。研究结果表明，针对运输途径的药物可以帮助治疗干眼症。此类药物还可以帮助治疗由蛋白质平衡缺陷引起的神经退行性疾病。

Hatzoglou说：“我们的论文都有助于我们理解细胞试图确保蛋白质正确折叠并在细胞中导航的方式，因此它们可以到达最终目的地并承担其正常功能。这个过程被称为'综合压力'回应。“”在分子细胞中研究人员概述了细胞如何“重新编程”整合的应激反应。正如该杂志所解释的那样，作者“揭示了适应慢性压力的机制，其中包括以前未被重视的重塑。”该研究概述了细胞用于适应压力条件的一系列新细胞信号。有趣的是，新的应激防御机制涉及重塑细胞机制，将mRNA遗传物质转化为一组选定的蛋白质。这种选择性蛋白质合成可保护应激细胞免受危及生命的内质网功能障碍。

在分子细胞中，Hatzoglou及其同事还表明，内质网功能障碍的特点是一种新的细胞死亡机制，涉及细胞质空泡化 - 在细胞内形成大而有毒的口袋，使人想起泡沫细胞，这在许多人类病理学中都有发现。这种表型是神经退行性疾病(称为儿童共济失调)的大脑中的病理特征，并且引入了有趣的可能性，其原因是神经细胞内质网功能障碍的结果。

该研究结果还可能导致新的糖尿病治疗。“患有2型糖尿病的患者因患胰岛素过多而患病。这会导致内质网不堪重负，无法应对突然的蛋白质超负荷，导致功能障碍。这种功能障碍可以杀死胰腺中产生胰岛素的细胞，” Hatzoglou说。“我们相信通过增强对胰岛素增加的适应性反应，我们可以延迟内质网功能障碍和疾病的发作。”Hatzoglou从国家糖尿病，消化和肾脏疾病研究所获得资金，以研究激活细胞应激反应如何有助于延缓糖尿病的进展。

Hatzoglou与同事一起计划未来的实验，以了解在不同的压力条件下保护细胞的分子机制。该研究结果可能会导致新的治疗方法，以防止多种疾病状态下的细胞死亡 - 从干眼症到糖尿病。