美國加州諾瓦托巴克老年研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了胰島素影響細(xì)胞代謝和細(xì)胞存活的新機(jī)制,。他們在秀麗線蟲中證實細(xì)胞內(nèi)胰島素信號通過控制附著mRNA的核糖體的數(shù)目調(diào)控蛋白質(zhì)的合成,，從而使細(xì)胞能夠更快速地對環(huán)境改變產(chǎn)生反應(yīng)。論文發(fā)表在Cell Metabolism雜志上,。
“我們發(fā)現(xiàn)了胰島素控制蛋白質(zhì)合成的新機(jī)制，其中一些蛋白對于線蟲的存活非常重要,，”加州諾瓦托巴克老年研究所成員,、第一作者Gordon Lithgow說：“從而為治療老年病和糖尿病提供了一組新的靶點。”
以前的研究證實通過胰島素受體或其他胰島素樣受體激活的胰島素樣信號在線蟲的衰老,、應(yīng)激反應(yīng)和維持生命過程中發(fā)揮重要作用,。科學(xué)家們認(rèn)為胰島素通常是基于轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達(dá)也就是通過改變基因mRNA的拷貝數(shù)而調(diào)控蛋白質(zhì)表達(dá)?，F(xiàn)在Lithgow和他的同事證實胰島素或許能夠從翻譯水平調(diào)控基因表達(dá),。
Heidi Tissenbaum是馬薩諸塞州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一位分子遺傳學(xué)家，他長期從事胰島素樣信號及衰老機(jī)制研究,。Heidi Tissenbaum 認(rèn)為：“這確實是一個較深入的研究,，它使我們真正了解到胰島素的作用機(jī)制，同時還推動了我們對于衰老機(jī)制的了解并為該研究開辟了新的方向,。
Lithgow的研究小組發(fā)現(xiàn)當(dāng)線蟲發(fā)生胰島素樣受體基因的缺失而導(dǎo)致胰島素信號下降時,，線蟲能夠更好地耐受高溫壓力，比正常的線蟲存活得更長久,。
當(dāng)研究人員用一種阻斷基因轉(zhuǎn)錄的藥物處理線蟲時發(fā)現(xiàn)對它的熱休克生存能力沒有影響,，表明胰島素信號影響了其他從基因到蛋白質(zhì)的信號途徑。研究者于是將研究方向轉(zhuǎn)向翻譯調(diào)控,。他們從線蟲中獲取了所有與核糖體連接的mRNA,，發(fā)現(xiàn)多個核糖體可同時與一個mRNA轉(zhuǎn)錄子結(jié)合，從而同時合成多個蛋白質(zhì),。他們根據(jù)核糖體的數(shù)目將mRNAs進(jìn)行分類,。
在熱應(yīng)激條件下比較胰島素信號正常和突變的線蟲，研究小組發(fā)現(xiàn)有59個基因的核糖體結(jié)合模式存在顯著差異,，從而導(dǎo)致了蛋白質(zhì)合成差異,。“每個基因意味著一個新故事，每個基因都有可能對代謝產(chǎn)生影響,，對應(yīng)激耐受產(chǎn)生影響,，甚至有可能對衰老產(chǎn)生了影響”Lithgow說。
有趣的是在翻譯水平上調(diào)控蛋白質(zhì)表達(dá)明顯比改變基因表達(dá)要快得多,。論文的第二作者Aric Rogers說：“翻譯調(diào)控比從轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達(dá)要快得多,。翻譯是直接指向蛋白質(zhì)合成。快速改變蛋白質(zhì)合成意味著能更快地對環(huán)境變化或是創(chuàng)傷做出反應(yīng),。”
長期從事衰老相關(guān)的腦功能研究的俄克拉荷馬州大學(xué)健康科學(xué)中心的神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)家William Sonntag說：“我認(rèn)為它為這方面的研究開辟了新途徑證實了確實有其他的途徑可調(diào)控蛋白質(zhì)的水平,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦英文摘要：
Cell Metabolism doi:10.1016/j.cmet.2010.08.004
Insulin-like Signaling Determines Survival during Stress via Posttranscriptional Mechanisms in C. elegans
Gawain McColl, Aric N. Rogers, Silvestre Alavez, Alan E. Hubbard, Simon Melov, Christopher D. Link, Ashley I. Bush, Pankaj Kapahi, Gordon J. Lithgow
The insulin-like signaling (ILS) pathway regulates metabolism and is known to modulate adult life span in C. elegans. Altered stress responses and resistance to a wide range of stressors are also associated with changes in ILS and contribute to enhanced longevity. The transcription factors DAF-16 and HSF-1 are key effectors of the longevity phenotype. We demonstrate that increased intrinsic thermotolerance, due to lower ILS, is not dependent on stress-induced transcriptional responses but instead requires active protein translation. Translation profiling experiments reveal genes that are posttranscriptionally regulated in response to altered ILS during heat shock in a DAF-16-dependent manner. Furthermore, several novel proteins are specifically required for ILS effects on thermotolerance. We propose that lowered ILS results in metabolic and physiological changes. These DAF-16-induced changes precondition a translational response under acute stress to modulate survival.
