脂质如何在细胞内分配蛋白质

研究人员已经观察到脂质如何在细胞内分布蛋白质，这一发现可能为理解蛋白质运输相关疾病(例如癌症或神经退行性疾病)的原因打开了大门。

在塞维利亚生物医学研究所(IBiS)和塞维利亚大学的协调下，一个国际科学家团队解决了迄今为止尚未解决的基本生物学谜团之一：脂质如何精确地在细胞内分配蛋白质?为此，他们使用了一种全新的，完全创新的显微镜技术，并将其应用于他们在实验室设计的“突变”细胞。

这一发现代表了在理解蛋白质如何在细胞中分布以执行其重要功能方面的一项重大进展，并且可能为了解与细胞水平上蛋白质分布失败相关的疾病的原因打开了大门：从癌症到神经退行性疾病，例如老年痴呆症。

这项研究是由塞维利亚大学和IBiS的细胞生物学系膜贩运研究小组与曼努埃尔·穆尼兹·几内亚教授共同领导的，与日内瓦广岛(日本)大学合作进行的。和弗里堡(瑞士)。“超高分辨率活细胞显微镜”实验室所在的日本理研研究所也参与了该项目。这是世界上独一无二的设施，它使用高分辨率荧光显微镜进行分析，从而可以以非常小的规模研究活细胞中非常快速和动态的过程。

正如曼努埃尔·穆尼兹(ManuelMuñiz)解释的那样，“细胞是生命的基本单位，同时，也是极其复杂和复杂的机器，其中成千上万的蛋白质以及其他成分被战略性地定位在它们执行细胞功能的不同区域中。 ” 细胞必须确保其蛋白质正确分配到其功能部位，因为如果失败并且无法到达目的地，蛋白质将停止工作或失去控制，从而导致疾病，从遗传综合征到癌症或神经系统疾病。因此，研究蛋白质如何向其功能目的地分布很重要。

许多年前，有人提出，除了细胞的常规蛋白质转运机制(其发现获得了2013年诺贝尔医学奖)外，构成细胞膜的脂质还可能在蛋白质在细胞内的分布中起其他作用。细胞。塞维利亚研究人员的这项工作解决了这一基本生物学难题，首次证明了脂质如何在细胞水平上分布蛋白质。

分子出口门

这些蛋白质是在细胞的一个隔室中制造的，然后必须通过特定的“门”离开才能正确分配。在这项研究中，来自塞维利亚的科学家发现膜脂负责选择某些蛋白质并将其引导至正确的出口。

为了实现这一发现，他们设计了一个“突变细胞”，该细胞经过编程可生产一种缩短版本的称为神经酰胺的细胞脂质。研究人员怀疑这些脂质的长度可能是选择合适出口的决定因素。

IBiS研究人员解释说：“这正是我们所发现的。” “由于我们产生的短神经酰胺，我们首次证明了脂质只有在适当的长度时才能在运输过程中引导蛋白质。此外，通过使用如此强大的'超级显微镜'，我们能够首次以超小规模捕获，体内蛋白质如何通过这些分子门排出。”

酵母模型

出于好奇，这项研究是使用酵母细胞(用于制作面包，啤酒和葡萄酒的单细胞真菌)作为模型生物进行的，“因为真核细胞与我们的一样，它们在细胞中执行相同的基本细胞过程。塞维利亚大学教授解释说。

但是，因为它们也更简单并且可以很有效地进行基因操作，所以“酵母细胞是了解人类细胞基本功能以及导致疾病的原因的极佳模型，事实证明，酵母菌已经获得了多个诺贝尔医学奖。致那些在研究中使用这种微生物的研究人员，包括Paul Nurse或Randy Schekman。”

最后，曼努埃尔·穆尼兹(ManuelMuñiz)解释说，《科学进展》上发表的文章“还起到了证明脂质和蛋白质相互影响的作用，从而使它们在细胞内一起自我组织”，并指出了它们已经发现并用于此的机制”可以用于其他过程，例如某些病毒从细胞的进入和退出，以及外泌体的形成(参与细胞间交流的细胞外脂质囊泡，特别是癌症)。”

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