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我们开始研究ULP-4酶是否是应激反应所必需的

时间:2020-04-02 20:27

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线粒体是细胞内最重要的细胞器之一,不仅为细胞提供了绝大部分的能量,也参与了氨基酸和脂肪等物质的代谢、免疫响应和程序性细胞死亡等过程。因此,维持线粒体的正常功能对于生物的正常生长和生存至关重要。线粒体在受到损伤时,会将信号传递给细胞核,促进线粒体特异性的分子伴侣和蛋白酶的高表达,从而保护和修复受损的线粒体。这一过程被称为线粒体未折叠蛋白质反应(mitochondrial unfolded protein response, mitoUPR)。线粒体未折叠蛋白质反应已被报道参与了天然免疫和衰老等诸多重要的生理过程。但是该反应的具体分子机制尚未被完全解析。

eLife的一项研究报告显示,科学家已经揭示了蠕虫的一种关键机制,它涉及控制细胞对压力的反应。

2019年1月15日,北京大学分子医学研究所、北大-清华生命科学联合中心刘颖研究员课题组在eLife在线发表题为“SUMO peptidase ULP-4 regulates mitochondrial UPR-mediated innate immunity and lifespan extension”的研究论文,报道秀丽隐杆线虫中去SUMO化蛋白酶ULP-4参与介导线粒体未折叠蛋白质反应进而影响天然免疫和寿命进程。

这一发现为称为未折叠蛋白反应(UPR)的应激反应机制提供了重要的新见解,并将帮助研究人员了解保护细胞,提高免疫力和延长寿命的过程。

刘颖课题组在研究中首先发现,ULP-4对线粒体未折叠蛋白质反应的激活是必须的,并进一步发现ULP-4调控了线粒体未折叠蛋白质反应中重要转录因子ATFS-1和DVE-1的去SUMO化过程。但去SUMO化修饰对这两个转录因子的影响有所不同:去SUMO化修饰ATFS-1能够增强该蛋白的稳定性和转录因子活性;而去SUMO化修饰DVE-1调控该蛋白的细胞内定位。课题组同时报道了ULP-4介导的ATFS-1和DVE-1的去SUMO化过程对于线粒体应激所启动的天然免疫和寿命延长的重要作用。这也是首次发现的线粒体未折叠蛋白质反应中重要蛋白的翻译后修饰调控。

生物体应对不断变化和具有挑战性的环境的能力在于其激活应激反应的能力。受压力影响的最重要的生物成分之一是线粒体

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  • 我们细胞的能量产生机制。动物通过激活UPR来响应线粒体压力 - 一种监测线粒体功能的监测程序,并向细胞核(细胞的控制中心)发出信号 - 如果出现问题。尽管已经确定了普遍定期审议的某些组成部分,但究竟如何控制它仍然不清楚。

mitoUPR分子机制

我们之前已经发现了对激活线粒体应激反应很重要的基因,主要作者,中国北京大学分子医学研究所的研究员高凯宇解释说。其中包括ulp-4基因,这是一种从蛋白质中去除一种名为SUMO的分子的酶,会显着影响它们的功能。在这项研究中,我们开始研究ULP-4酶是否是应激反应所必需的,以及是否通过删除SUMO组来影响此响应。

 

最后,研究人员研究了ULP-4如何影响蠕虫的恢复能力和寿命。他们发现缺乏ULP-4的蠕虫在感染假单胞菌后具有抑制的免疫反应和生存受损。在压力条件下,ULP-4的缺乏(或通过突变DVE-1或ATFS-1阻止SUMO基团的添加)显着降低了寿命。

10bet备用网址官网,    北京大学分子医学研究所博士生高凯瑜为第一作者,刘颖为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金委、科技部国家重点研发计划、北大-清华生命科学联合中心、膜生物学国家重点实验室和HHMI国际研究学者项目支持。

我们已经确定了蛋白质修饰,促进线粒体应激过程中的免疫反应和寿命延长,资深作者,北京大学分子医学研究所助理教授刘颖总结道。SUMO组的添加是否会影响线粒体质量控制过程中的其他蛋白质值得探索。由于UPR和ULP-4存在于人类中,因此有朝一日可以研究针对SUMO活性作为线粒体疾病和年龄的潜在治疗策略相关疾病。

责编:白杨

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