在出生後危機四伏的幾個(ge) 小時裏,在突然失去來自母親(qin) 的食物供應的情況下,新生哺乳動物必須要能夠生存下來。在通常情況下,新生兒(er) 會(hui) 啟動一種代謝反應以抵禦饑餓直至喂給食物。這一生存反應涉及一個(ge) 稱作自噬的,調控內(nei) 部能源分解的過程。盡管自噬已充分得到證實,當前對於(yu) 體(ti) 內(nei) 自噬的關(guan) 鍵機製調控因子仍知之甚少。
來自Whitehead研究所的研究人員發現了一個(ge) 營養(yang) 物感知酶家族Rag GTPases,證實其調控了mTORC1蛋白質複合物的活性,mTORC1蛋白質複合物抑製是新生兒(er) 自噬和生存的必要條件。這一研究發現發表在本周的《自然》(Nature)雜誌上。
領導這一研究的是Whitehead研究所的成員David Sabatini,在早先的體(ti) 外研究中Sabatini證實了:mTORC1可以通過與(yu) Rag GTPases的相互作用感知重要氨基酸的存在。
為(wei) 了評估Rag GTPase-mTORC1的關(guan) 係對於(yu) 哺乳動物的影響,實驗室生成了一種能夠不斷表達活性GTPase RagA形式的遺傳(chuan) 工程小鼠,並將它們(men) 與(yu) 野生型小鼠進行了比較。在正常小鼠中,當存在營養(yang) 物質時RagA會(hui) 被激活,從(cong) 而開啟mTORC1信號,調控響應養(yang) 分供應的生物體(ti) 生長。如果小鼠被奪取營養(yang) 物質,RagA關(guan) 閉,會(hui) 導致mTORC1失活,啟動自噬幫助動物度過困難時期直至下一次喂食。然而,在遺傳(chuan) 工程小鼠中,盡管缺乏有效養(yang) 分,RagA持續的活性維持了mTORC1活化。mTORC1不會(hui) 觸發自噬,動物的代謝保持不變,造成其營養(yang) 危機和死亡。
Sabatini 說:“發生在具有RagA酶的新生動物身上的事件讓我們(men) 感到非常的吃驚。一個(ge) 正常的新生動物會(hui) 在出生後一小時內(nei) 對這一情況做出響應,然而攜帶RagA的新生動物則不會(hui) ,從(cong) 而導致其死亡。由於(yu) 它無法適應,從(cong) 根本上導致了一個(ge) 巨大的能量和營養(yang) 危機。”
這些研究結果同樣讓論文的*作者、Sabatini實驗室的博士後研究人員Alejo Efeyan感到驚愕。
Efeyan 說:“我們(men) 感到驚訝的是,沒有發現獨立於(yu) RagA對這一信號的抑製作用,這意味著沒有備用係統。除了已知的氨基酸傳(chuan) 感器功能,RagA還是一個(ge) 更為(wei) 廣泛的營養(yang) 傳(chuan) 感器。”
以往,Sabatini實驗室在培養(yang) 細胞中確定了RagA作為(wei) 氨基酸傳(chuan) 感器的功能。當Efeyan比較禁食新生RagA活性小鼠與(yu) 攜帶正常RagA的禁食幼鼠的營養(yang) 水平時,發現RagA活性動物不僅(jin) 氨基酸減少,葡萄糖水平也處在危險低水平。這些動物不能夠“感知”兩(liang) 者的減少,因此RagA活性幼鼠無法啟動自噬,在出生數小時內(nei) 所有的幼鼠均死亡。
發現RagA的這一新功能表明關(guan) 於(yu) 營養(yang) 傳(chuan) 感的生物學仍然有許多未知,Sabatini和他的實驗室將繼續對這一研究領域展開調查。(Bioon.com)