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邓迪大学与中国团队合作 揭开细胞“能量传感器”的神秘面纱

2017-07-20 15:26

来自苏格兰和中国的研究人员通过合作研究,发现了人体细胞中存在一种新型的“能量传感器”。这一发现刷新了人们对于人体是如何监测葡萄糖水平高低以及开启对替代"燃料"的供应这一方面的既有认知。

《自然》期刊发表了该项合作研究报告。这项研究对糖尿病这一血液中葡萄糖含量异常高的病症的研究有着特殊的意义。

该项研究重点关注的是一种被称为AMPK(腺苷酸活化蛋白激酶)的蛋白质的活性。邓迪大学生命科学学院的Grahame Hardie教授于上个世纪90年代在AMPK的研究上取得了较大进展,成为首位发现AMPK在人体产生能量过程中有关键作用的科学家。目前,Hardie教授依然是AMPK作用机理研究领域的世界权威专家。

当细胞中的能量水平下降时,AMPK酶会受到激活,开始推动某些促进能量生产的过程,同时阻止能量消耗。

围绕着这一过程的发生原理,邓迪大学的科研人员与中国厦门大学林圣彩教授带领的课题组成员进行了合作研究,并取得了突破性的进展。

“葡萄糖是细胞为了维持生命而‘燃烧’的主要燃料,”Hardie教授说。“我在20世纪90年代获得的研究成果表明,当细胞的能量状态(由ATP、ADP和AMP构成的“可充电电池”)处于低位时,AMPK就会被激活。”

“AMPK之所以重要,是因为它能促使机体开启燃烧其他的‘燃料’的过程。例如,在运动过程中,当肌肉对能量的需求急剧增加时,AMPK就会启动葡萄糖和脂肪的吸收和代谢以提供所需的能量。”

“多年以来,人们一直都知道缺乏葡萄糖的细胞会自动激活AMPK,也知道AMPK具有检测细胞能量状态变化的能力,但每个人都误认为后者是前者的诱因。”

“现在,我们已经证明了细胞可以通过一种完全不同的机制来感知葡萄糖的含量变化,而在此过程中,AMPK其实发挥的是溶酶体结构的作用。通过这一机制,在葡萄糖耗尽前,细胞会开启脂肪等替代燃料的代谢活动,防止细胞能量下降。”

Hardie教授说,要想彻底掌握这一机制对人类健康的作用,还需继续努力。然而,考虑到葡萄糖在糖尿病发病过程中扮演着极其重要的角色,在探索该疾病方面,这一机制可能还具有重要价值。

研究显示,AMPK与肥胖和癌症等症状或疾病之间可能也存在联系。

Hardie教授表示,该项目结合了中英两国在科学领域的顶尖优势。“研究获得了许多激动人心的结论,而林圣彩教授是最先取得进展的人。与他所带领的中国团队一起探索AMPK的工作原理是一件非常有意义的事,”Hardie教授说。

林圣彩教授说道:“能有幸与身为AMPK研究领域的先锋人物Hardie教授共同完成这项研究,并取得丰硕的成果,我们厦门大学团队都心怀感激。我认为这项工作的主要意义不仅在于呈现了葡萄糖水平感知机制的作用原理,还在于为我们开辟了新思路,即葡萄糖其实是一种状态信号,其含量的下降会抑制以一种名叫mTORC1的主代谢调节物质为媒介的促合成活动,从而导致细胞关闭合成途径。”

本文由《自然》杂志(Nature)在线发表于http://dx.doi.org/10.1038/nature23275

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