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我院林圣彩教授课题组找到调控细胞合成代谢与分解代谢“开关”

发布时间:2014-07-04来源:原创点击数:528

我院林圣彩教授课题组近期的一项研究,找到了体内细胞调控代谢的一个“开关”,借由它可以“下达”细胞合成代谢或分解代谢“命令”,从而解开了细胞能量代谢研究领域的一个“谜底”。这一发现被认为对包括糖尿病、肿瘤等多种代谢疾病的研究和治疗有着重大意义。

7月3日,国际顶尖学术杂志《细胞》子刊《细胞—代谢》在线发表了这一研究成果。在生物学界,《细胞—代谢》是除《科学》、《自然》和《细胞》之外最顶级的学术杂志之一。

能量代谢是细胞中最基本、最重要的活动之一。当能量水平下降时,细胞能通过其感应因子加快能量产生;当能量充裕时,细胞则通过另一感应因子加快耗能的活动,从而维持总体能量平衡。总体说来,代谢可分成合成代谢和分解代谢两种,前者是合成大分子的耗能过程,后者是降解营养物质释放能量的过程。

那么,能量代谢平衡是如何达到的呢?林圣彩介绍说,近年来的研究已经发现,能量代谢平衡调控是由多个与之相关的信号通路所介导,其中最为重要也最被广泛研究的有两条:AMPK信号通路和mTOR信号通路。

简单说来,AMPK信号通路开启的是分解代谢通路,即当细胞能量水平较低时,AMPK被激活,激发分解代谢,让营养物质如脂肪燃烧为能量;mTOR信号通路开启的则是合成代谢通路,即当细胞能量水平较高时,mTOR被激活,激发合成代谢,增加大分子如蛋白质的合成,促进细胞增殖。

随之而来的问题是,下达合成代谢和分解代谢“命令”的“指挥官”是谁呢?又是何时下达的呢?

林圣彩教授课题组破解了这个“谜底”。他们发现了控制这两个截然相反的代谢路径的“开关”。让人诧异的是,它还竟然是同一个“开关”。这是一种分布在细胞内膜的名为“v-ATPase-Ragulator”的蛋白质复合体。通俗点儿说,当细胞内能量水平降低时,这个蛋白质的形状会发生变化从而让能激活AMPK的复合体与其相互作用,使之被激活。激活后的AMPK最终下达分解代谢“命令”。反之,当细胞内能量水平较高时,mTOR将与“v-ATPase-Ragulator”的蛋白质复合体相结合并被激活,开启合成代谢通路。

林圣彩说,这样的发现对认知代谢稳态的分子机制有着重大的理论意义,将为治疗与代谢紊乱相关的人类重大疾病的治疗提供思路和方向。

林圣彩教授课题组长期致力于细胞信号转导的研究。近年来,该课题组潜心研究,不断攻关,取得了一系列重大成果,如揭示细胞如何应对生长因子缺乏的内在机理,发现了细胞自噬“路线图”、还发现了细胞如何感应“饥饿”信号AMP的信号传导通路等。其中,“发现细胞自噬‘路线图’”成果曾登上《科学》杂志,并入选2012年度“中国科学十大进展”。

  (宣传部 李静)