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Cell找出细胞对铁的需求比葡萄糖多的原

发布时间:2019-07-20 05:16:26 编辑:笔名

Cell:找出细胞对铁的需求比葡萄糖多的原因

达勒姆,北卡罗来纳州-杜克大学医学中心的科学家发现了细胞在缺乏铁离子的情况下如何使能量生成过程停止的机制,这主要与铁离子和对糖利用的低效路径有关。这种改组的代谢模式在酵母细胞中被发现,它能解释人类在缺乏铁离子时如何应对,并可以协助研究糖尿病。医学博士Dennis J. Thiele说,如果我们能了解不同程度的铁离子缺乏情况下的新陈代谢状况,我们就可以识别人体内铁离子缺乏的信号了。我们就能在信号通过的过程拦截它。Dennis J. Thiele是研究小组的负责人,也是杜克大学药理和癌症生物学系的教授。Dean Nancy C. Andrews(杜克大学医学院的铁代谢疾病的专家)说,这项在酵母中发现的基本科学规律给研究人类缺乏铁离子的研究开辟了新的道路,人类铁离子的缺乏是一种常见的代谢失调症。研究的结果发表在6月的《Cell Metabolism》上,研究结果对糖尿病的研究很有启发。Thiele说,研究结果显示,胰腺的细胞在铁离子浓度失衡的情况下将不能正常地分泌胰岛素。现在我知道酵母细胞是如何利用葡萄糖的。我们也需要了解是否哺乳动物也有相同的机制。Thiele说,在世界范围内缺铁性贫血影响大约20亿人口的健康,其中很多是怀孕的妇女,或是早产儿以及年轻的孩子。贫血对认知能力的发展、运动能力的发展以及神经的发育有很深刻的影响。科学家希望了解机体在细胞内是如何建立铁离子平衡的。Thiele说,我们知道当酵母细胞缺乏铁离子时,酵母将重新组织细胞的新陈代谢,它通过降低某一具体信使RNA的活性并使其他信使RNA单独失去联系,这将产生一系列的反应。信使RNA是携带DNA的编码信息翻译蛋白的分子物质,信使RNA轮着调节身体的结构和功能。Thiele说,细胞在缺乏铁离子的情况下首先的反应是关闭能量中心,线粒体,线粒体的作用是摄取葡萄糖并转变成细胞能量燃料ATP。线粒体在很大程度上依赖铁离子。当细胞极度缺乏铁离子时,细胞将调低线粒体中的一些进程,包括信使RNA编码蛋白的进程,因此就有部分的铁离子被释放出来。Thiele说,接下来细胞的第二步反应是关闭铁离子的储存通路,和其他一些依赖铁离子的不必要的生化反应。当缺乏铁离子时,你将不再保存铁离子并暂停使用。Sandra Vergara(Thiele实验室的博士研究生)说,第三步的反应是加强线粒体外的糖源利用率,这是利用率较低的能量生产途径。线粒体中生产能量是线粒体外的葡萄糖能量的18倍。Vergara说,细胞中铁离子的平衡遵循经济的原理。在铁离子不足的时候,细胞会有合理地利用铁离子,将铁离子保存起来用在关键功能上。这种区分重轻缓急的机制帮助使得细胞的能量生产成本增高,体现在对葡萄糖的需求增多,因此细胞能维持一个适当的能量流。Thiele说,如果我们的机体运行在低含量的ATP中,我们会感到疲倦和嗜睡,这是铁离子缺乏的症状。人类从植物性食物中很难获得铁离子,植物性食物是世界饮食中重要的基础。自然界蕴含着非常丰富的铁离子,但是细胞很难直接摄取,因为它们必须转换成体内的形式才能被吸收。Thiele强调说,这些研究展现了在铁离子缺乏的情况下baker’s酵母细胞的反应对策,在某种程度上或许人的反应对策也一样。科学家们保守的推断,人类基因组中几乎有35%的疾病基因与酵母基因组是一样的。我推测,在铁缺乏的情况下酵母细胞中与新陈代谢相关的蛋白和酶反应的机制,在人类体内同样存在。Vergara说,人和酵母在分子水平上的基础的新陈代谢途径都是相当保守的。(生物通 张欢)

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