UMassAmherst的科学家们深入研究细胞如何管理压力的奥秘

在最近发表在《细胞报告》杂志上的一项新研究中，来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的一组科学家深入研究了细胞如何抵御压力的奥秘。使用细菌细胞，研究人员发现一种称为ClpX的损伤修复酶不仅可以发生突变以修复多个细胞问题，而且可以对不断变化的细胞能量水平做出反应，以帮助保持细胞健康。

“我们真正感兴趣的是，”麻省大学阿默斯特分校生物化学和分子生物学教授、该论文的资深作者PeterChien说，“是细胞如何应对压力。我们研究了一类酶，称为蛋白酶，它靶向和“破坏细胞内的有害蛋白质。这些蛋白酶可以选择性地识别特定的、单个的蛋白质、单一的蛋白质。但它们是如何做到的呢?它们如何在健康蛋白质和有害蛋白质之间做出选择呢?”

为了回答这个问题，Chien和他的合著者专注于两种特定的蛋白酶，称为Lon和ClpX，每一种都经过精心调整以识别不同的有害蛋白质。长期以来，人们一直认为Lon和ClpX的功能就像钥匙：每个人都只能打开一个特定的锁而不能打开其他锁，如果一个单元格缺少任何一个，就会产生严重的副作用。

“如果你曾经有过一个非常凌乱的大学室友，”Chien说，“你就会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不洗衣服、换衣服或打扫卫生的室友。”

但是，在一系列涉及从细菌细胞菌落中删除Lon的实验之后，Chien的团队开始注意到一些奇怪的事情：一些菌落存活了下来。

这一观察导致了他们的第一个发现：ClpX可以突变以执行类似Lon的功能，尽管它失去了一些ClpX能力。就好像，为了保持宿舍干净，你开始洗室友的袜子，但为了这样做，你不得不牺牲一些自己干净的衣服。

在准确追踪ClpX突变如何使蛋白酶扩展其功能时，该团队发现了第二个发现：在适当的条件下，野生的非突变ClpX也可以执行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。在正常的ATP水平下，ClpX专注于自己的职责，但在特定的较低阈值时，它会在Lon之后突然开始清理。

“这是对细胞如何工作的基本理解的真正突破，”Chien说。“它改变了规则：不仅细胞能量控制着细胞的工作速度，而且还控制着它的工作方式。”

这项研究得到了UMassNIH化学生物学接口培训计划、霍华德休斯医学研究所、美国国立卫生研究院和UMassAmherst应用生命科学研究所(IALS)的支持，该研究所结合了UMass29个部门的深厚和跨学科专业知识阿默斯特校区将基础研究转化为有益于人类健康和福祉的创新。