비어 있는 상태에서 실행되는 셀이 연료 재활용을 유발하는 방법

2010 년 12 월 23 일

비어 있는 상태에서 실행되는 셀이 연료 재활용을 유발하는 방법

2010 년 12 월 23 일

LA JOLLA, CA - Salk Institute for Biological Studies의 연구원들은 세포의 에너지가 부족할 때 작동하는 대사 마스터 스위치인 AMPK가 필요한 시기에 필수 분자 빌딩 블록을 확보하기 위해 세포 재활용 프로그램을 활성화하는 방법을 발견했습니다. .

23년 2010월 XNUMX일 판에 게재된 논문에서 사이언스 익스프레스, 팀이 이끄는 루벤 쇼, PhD., Salk의 분자 및 세포 생물학 연구소의 초기 경력 과학자이자 Hearst Endowment 조교수인 Howard Hughes 박사는 AMPK가 프로세스를 시작하는 ATG1로 알려진 효소를 활성화하여 autophagy로 알려진 세포 재활용 프로세스를 활성화한다고 보고합니다.

새롭게 밝혀진 AMPK와 ATG1 사이의 직접적인 분자 연결은 AMPK 신호 및 자가포식 기능 장애가 제XNUMX형 당뇨병, 암, 파킨슨병 및 알츠하이머와 같은 신경퇴행성 질환을 포함한 과다한 노화 관련 질병에 연루되어 있기 때문에 중요합니다.

"self"(auto)와 "eating"(phagy)에서 파생된 불길한 이름에도 불구하고 세포는 autophagy를 사용하여 세포를 죽일 만큼 독성이 되기 전에 잔해물을 처리합니다. "자가 포식은 세포가 필요한 것을 만드는 데 필요하지 않은 구성 요소를 분해하기 위해 진화한 고대 과정입니다."라고 Shaw 연구실의 대학원생이자 연구의 첫 번째 저자인 Dan Egan은 말합니다.

이전에 Shaw의 연구실은 AMPK가 특정 형태의 암에서 조절되지 않는다는 사실을 입증했을 뿐만 아니라 효소가 제2형 당뇨병 약물인 메트포르민의 중요한 표적이라는 사실도 입증했습니다. "메트포르민과 같이 이 경로를 활성화하는 약물을 복용하는 것은 여러 가지 다른 약물을 복용하는 것과 같습니다. "이제 우리는 그 목록에 autophagy의 규제를 추가할 수 있습니다."

Shaw의 연구실은 이전에 자가포식을 연구한 적이 없지만 에너지가 낮을 때를 감지하고 세포 성장을 늦추는 AMPK에 장기적인 관심을 가져왔습니다. "AMPK는 세포의 에너지 가구를 조절하는 데 핵심적인 역할을 하기 때문에 많은 세포 과정에서 AMPK가 어떻게 힘을 발휘하는지 알고 싶었습니다."라고 Shaw는 말합니다.

그의 팀은 AMPK가 신호를 전송하는 데 사용하는 고유한 표적 시퀀스를 정의한 다음 생물 정보학 및 생화학을 사용하여 AMPK 표적으로 작용하는 단백질을 식별함으로써 연구를 시작했습니다. 그 노력에서 확인된 주요 용의자 중 하나는 효모에서 자가포식을 유발하는 인자인 단백질 Atg1/ULK1이었습니다.

이러한 효소의 규제 완화가 자가포식에 미치는 영향을 테스트하기 위해 그룹은 에너지를 생성하는 역할을 하는 미토콘드리아라고 하는 큰 세포 내 구조에 초점을 맞췄습니다. "미토콘드리아는 간과 같은 해독 조직에서 쉽게 손상됩니다."라고 Shaw는 설명합니다. "결함이 있는 미토콘드리아가 전환되는 중요한 방법은 미토파지라고 하는 특별한 형태의 자가포식을 통해서입니다."

이 경우 세포는 건강에 해로운 미토콘드리아를 막으로 감싸고 세포 산성 구덩이에 버리고 나머지를 재활용합니다. AMPK가 이 과정을 시작하면 AMPK가 결핍되도록 유전자 조작된 세포는 정상 세포에 비해 미토콘드리아 전환율이 변경될 수 있습니다.

그리고 그것이 바로 연구자들이 본 것입니다. AMPK가 제거된 간 세포에는 너무 많은 미토콘드리아가 포함되어 있었고, 그 중 많은 수가 가늘게 보였고, 이는 그들이 빈사 상태임을 나타내며 AMPK가 자가포식 폐기물 처리를 지시하고 있음을 확인했습니다. "우리는 결함이 있는 미토콘드리아를 재활용할 수 있는 능력이 세포가 기아 상태에서 더 잘 생존할 수 있도록 한다는 것을 발견했습니다."라고 Shaw는 말합니다.

모든 것을 하나로 묶기 위해 연구원들은 회충을 사용했습니다. C. 엘레La Jolla의 Sanford-Burnham Medical의 Malene Hansen 박사와 공동으로 수행한 Atg1/ULK1 실험의 웜 버전이 전달하는 신호를 통해 활성화된 AMPK가 자가포식을 직접 활성화한다는 것을 보여주기 위해 노화 연구에서 인기 있는 모델 시스템입니다. 연구소와 Salk의 분자 및 세포 생물학 연구소의 Andy Dillin 박사의 도움으로.

Egan은 "벌레 실험은 AMPK, ULK1 및 자가포식 사이의 연결이 진화 전반에 걸쳐 보존된다는 것을 보여주고 있으며, 최근 포유류에 특유한 적응이 아닙니다."라고 말합니다. "에너지 조절, 신진대사 및 자가포식과 같은 생명의 기본 프로세스는 인간, 마우스, 벌레 및 효모 종 전체에서 구성 요소를 공유합니다."

그러나 진화생물학자가 아니더라도 다음과 같은 경우 AMPK 신호에 개인적인 이해 관계가 있습니다. 보고에 따르면 AMPK 신호를 자극합니다.

여기에 AMPK가 항종양 활성을 가질 수 있는 가능성을 추가하면 제약 회사가 AMPK가 "말하는" 단백질과 대화를 자극하는 약물이 작동하는 방식에 깊은 관심을 갖는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

또한 연구에 기여한 사람들은 다음과 같습니다: David Shackelford, Maria Mihaylova, Rebecca Kohnz, William Mair, Debbie Vasquez, Dana Gwinn, Rebecca Taylor, Salk의 모든 분자 및 세포 생물학 연구소; Salk의 Waitt Advanced Biophotonics Center의 James Fitzpatrick; Sanford-Burnham Medical Research Institute의 Sara Gelino; Jude Children's Research Hospital의 Aashish Joshi와 Mondira Kundu; 하버드 의과대학의 John Asara; 파리에 있는 Institut Cochin의 Benoit Viollet.

이 작업은 국립 보건원, 미국 암 학회, 미국 당뇨병 협회, 하워드 휴즈 의학 연구소, 버로우즈 환영 기금, 미국 레바논 시리아 협회, 미국 국립 기구, 엘리슨 의료 기관의 보조금으로 지원되었습니다. 재단, Leona M. 및 Harry B. Helmsley Charitable Trust.

Salk Institute of Biological Studies 정보 :
Salk Institute for Biological Studies는 세계적으로 유명한 기초 연구 기관 중 하나로, 국제적으로 유명한 교수진이 독특하고 협력적이며 창의적인 환경에서 근본적인 생명 과학 문제를 조사합니다. 발견과 미래 세대의 연구원 멘토링 모두에 초점을 맞춘 Salk 과학자들은 신경 과학, 유전학, 세포 및 식물 생물학 및 관련 분야를 연구하여 암, 노화, 알츠하이머, 당뇨병 및 전염병에 대한 이해에 획기적인 기여를 합니다.

교수진의 업적은 노벨상 및 국립 과학 아카데미 회원을 포함하여 수많은 영예로 인정되었습니다. 1960년 소아마비 백신 개척자인 Jonas Salk, MD가 설립한 이 연구소는 독립적인 비영리 조직이자 건축학적 랜드마크입니다.

Salk Institute는 기초 연구 분야에서 과학적 우수성을 입증한 XNUMX년을 자랑스럽게 기념합니다.