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                研究发现蛋白聚集效应或可改善肠道功能
                /  时间:06-11  城经网  

                      研究发现蛋白聚集效应或可改善肠道功能
                  “折叠错误”的蛋白也有正能量

                 

                  本报记者 吴长锋

                  延年益寿,是每个人都希望能在自己身上实现的事情。秦始皇、汉武帝等古代帝王为了长命百岁,不惜耗费巨大人力、物力、财力,寻找灵】丹妙药。科学家们也一直在探究机体衰老与长寿▂的调控机理,试图研发出能延长人类寿命的药物。而从々组成生命的重要物质——蛋白质入手,或许更容易找到@ 与长寿有关的生命密码。

                  保持蛋白质的“体型姿态”很重要

                  众所周知,蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分,生物体所有重要的组成部分都需要有♀蛋白质的参与。作为生命活动的主要承担者,蛋白质除了参与催话化各类生物化学反应,还在生物体的身体结构、信息传递、免疫防卫等方面发挥着重要作用。通常,细胞内外各类生理生化过程不仅需要特定的功能蛋白质,还需︻要这些蛋白分子形成相应的高级结构和形状。因此,蛋白的状态直接影响机体各类生理生化反应的进行。

                  以往大量研究表明,蛋白的异常聚集会给细胞和生物体带来负面∮影响。蛋白分子是由不分支的■肽链组成的,从新合成的肽链到具有特定三维结构和生理功能的蛋白质,需要复杂精细的肽链折叠和加工过程。

                  由于各种折叠方式之间的能量差别甚小,许多因素,包括自身浓度的变化、分子中一部分肽链缺失●或者延长、基因突变引起≡的氨基酸残基改变、环境中酸碱度改变、离子浓度变化、周围的分子环境变化等,都能够使肽链的折叠方式发生改变。肽链折叠方式改变№的后果之一,就是形成特殊的β-折叠。不仅如此,这样的折叠结构还容易导致“正常”的蛋白也改变折▃叠方式,变成和它们一样的结』构,因此这些结构的蛋白质具有“传染性”,也就是能够五十几个异能者复制自己的结构,统称“传染性蛋白”。

                  在许多╱情况下,这种“折叠错误”的蛋白会丧失原有的生理功能,而且其聚合物对细胞有害,会引起阿尔茨海默氏▓症、亨廷顿舞蹈症、肌萎缩侧索硬化症等中枢神经系统病症。

                  蛋白聚集也能执行重要功能

                  不过,近年来许多研究表明,蛋白聚集会给生物体带来正向作用,能够调控细▽胞分裂、胚胎的早期发育、机体的固有免疫反↘应等过程。例如,具有朊病毒︽型蛋白“爱聚集”特点的蛋白,由于其稳定性和结构特点,可以被用来执行一些正常的甚至是非常重要的〓生理功能,包括形成功能性结构、储存、记忆、作为模板以及信息各种洞千姿百态传递等。这些功能已经成为机体生命活动不可缺少的部分。

                  安徽农◥业大学生命科学学院计山明教授课题组近期研究发□现,蛋白聚集具有正向生物学功能。果蝇︼对人体无害,拥有最全面的基因突变体类型、最丰富的遗传学杂交手段、最完备的转基因品系,是做生物实验最理想的材料↑之一。

                  Otu家族蛋白代表一大类去泛素化∮蛋白酶。果蝇Otu蛋白是第一个被鉴定的Otu家族成员,并具有结合RNA的特性,但与其他Otu家族成员相比,果蝇Otu蛋白具有独特的酶活∩中心。有趣的是,果蝇Otu蛋白还含有一个经典动中的LC结构域,但其生物化学和生物物理特性不详。我国学者对果♂蝇Otu的酶学↑特性和生物学功能进行了长期和系统的研究,发现LC结构域调控Otu蛋白相变,并在Otu蛋白“自我聚集”行为中发挥着不可或缺的作用。重要的是,“聚集”形式的Otu蛋白作为一种☆活性蛋白酶,能催化底物的去泛素化。进一步研究发现,RNA通过与Otu蛋白LC结构域结合促进Otu的“自我聚集”,并正向调控其酶的活性。

                  计山明课题◆组以果蝇为模型,对果蝇Otu蛋白的酶学特性和生物学功能进行研究后↙发现,低复杂度结构域能够调控果蝇Otu蛋白的液—液相变过程,并在Otu“自我聚集”过程以及去泛素化酶活性中发挥重要作用。核糖核酸通过与Otu蛋白∑低复杂度结构域结合,从而促进Otu蛋白的“自我聚集”,并正向调控其酶的活性。当Otu蛋白表达失调或◆蛋白聚集受阻时,果蝇肠道免疫信号发生紊乱,屏障功能就会受损,寿命就会缩短。

                  研究同时发现,体内Otu蛋白的“自我聚集”行为和酶活是一个可调控过程。分㊣ 子伴侣蛋白Bam与Otu蛋白形⌒成复合物,促进Otu蛋白聚集,增强其去泛素化酶活性,协助参与对肠道免疫信号及寿命的调节。同时分子何况血阴派还算不上大派伴侣蛋白Bam的表达随年龄的增长呈动态他第一次使用性变化,在果蝇成长和衰老〓过程中,Bam的动态变化影响并调节了Otu的活性,从而调节果蝇寿命。

                  这一研究表明,蛋白聚集能够々有效维持果蝇肠道内的免▲疫稳态,提高肠道的屏障功能,从而延长◣果蝇的寿命。

                  改★善肠道菌群平衡或能延年益寿

                  那么,对人类而言,人体携带有超乎人体细胞数十倍甚至上百☉倍的微生物,包括细菌、真菌、酵↑母和病毒等。这些微生物广泛分布在∞人体表面的皮肤、口腔、消化道、呼吸道和生殖道等部位,以及人体脏器内部和血液神经等系统中。据估计,人体肠道中生存着至少◥4万种微生物々。

                  正常情况下,人类※与这些肠道微生物通过彼此间协同进化形成☉互惠互利的共生复合体。肠道为微生物提供最佳的生存环境,包括天然的厌氧条件、丰富的营养物质以及适宜的温度和pH值等,形成世界上生物种群密度以及遗▓传多样性单位面积最☆大的场所。

                  同时,这些微生物及其代谢产物也直接或间接影响到人体的营养物质加工、消化吸收、能量平衡、免疫功能、胃肠道发育和成熟及其他多种重要的生理》活动。双方的互惠互利能够维持人类肠↘道微生态系统的稳定和Ψ 动态平衡。

                  然而,在当今社会日益恶化的环境中,除抗生素以及各种滥用的药物外,我们容易忽略的食物防腐剂、食品保鲜剂、食品色素等都破坏着★人类与微生物共生的⌒动态平衡。同时,人们饮食的不规∩律、偏食、过多食用带有杀虫剂的蔬果,以及工作生活压力导致的紧张焦虑等都会破坏肠道微生物的平衡。

                  紊乱的肠道菌群极易透过肠道到√达人体其他组◣织与器官,造成各心理上却有点排斥类疾病,严重威胁人类生命。因此,肠道屏障功能的维持,对于保持肠道微生物与人体和谐共生,维护人体的生命健康具有重要意义。

                  蛋白聚集轰轰呼呼正向调节功能的发现,除了有助ζ于更好理解其对蛋白酶活性及个体生理过程外,还能启发我们,或许利用蛋白聚集效应能改善人体肠道菌群,从而达到强身健』体、延年∞益寿的效果。

                关键词:蛋白,Otu,聚集,功能,结构,人体,重要,研究,微生物,折叠
                来源:科技日报 编辑:城经小编  
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