Nature:機體如何通過細胞骨架結構來實現糖酵解的機械調節?

2021-01-08 生物谷

2020年2月15日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Nature上題為「Mechanical regulation of glycolysis via cytoskeleton architecture」的研究報告中，來自德州大學西南醫學中心等機構的科學家們通過研究揭示了機體通過細胞骨架結構來進行糖酵解的機械調節機制。

圖片來源：wiki.eveuniversity.org

細胞微環境的特殊機制或能通過細胞骨架的重塑和肌動球蛋白的收縮來持續性地調節細胞的多項功能，包括細胞生長、存活、凋亡、分化和形態發生等功能。儘管所有上述功能都會消耗能量，但目前研究人員並不清楚是否以及細胞如何調節這些代謝活動從而來適應多種可變的機械信號。

這項研究中，研究人員通過研究發現，人類支氣管上皮細胞從剛性底物向柔性底物的轉移，或會通過速率限制代謝酶類磷酸果糖激酶（PFK）的蛋白酶體降解的方式來促進細胞糖酵解的下調。PFK的降解或許是由壓力纖維的分解所誘發，該過程能釋放TRIM21分子，即PFK靶向性E3泛素連接酶三結構域蛋白家族包含蛋白21（PFK-targeting E3 ubiquitin ligase tripartite motif (TRIM)-containing protein 21 (TRIM21)）。

研究者表示，在不考慮改變環境機制的情況下，轉化後的非小細胞肺癌細胞或許會保持較高的糖酵解率，從而就會通過下調TRIM21並將殘留的TRIM21隔離在對機制硬度並不敏感的壓力纖維亞群中，來保持細胞中PFK的表達程度。這項研究揭示了一種新型機制，即糖酵解會對肌動球蛋白的細胞骨架結構特徵產生反應，從而促進細胞代謝與周圍組織的機械特性相結合。

最後研究者表示，這些過程或能使正常細胞能在不同的微環境中調節細胞能量的產生，而細胞骨架對機械信號的耐受性也能夠使癌細胞在腫瘤組織不斷改變的情況下仍然保持較高的糖酵解率，後期研究人員還將繼續深入研究來闡明其中的精細化分子機制。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Park, J.S., Burckhardt, C.J., Lazcano, R. et al. Mechanical regulation of glycolysis via cytoskeleton architecture. Nature (2020). doi：10.1038/s41586-020-1998-1

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