細胞如何使用垃圾袋運輸廢物進行回收
研究結果可能對了解與年齡相關的疾病具有重要意義。
Sanford Burnham Prebys 的科學家們對自噬的復雜性有了更深入的了解，自噬是細胞降解和回收細胞成分的過程。發表在《當代生物學》上的研究結果描述了細胞中的“垃圾袋”——稱為自噬體——如何被標記以將它們的運動引導到處理廢物的細胞“回收工廠”。該研究為了解自噬與年齡相關疾病（如癌癥和神經系統疾病）之間的關系開辟了新途徑。
“我們的最新研究確定了一種關鍵的自噬體成分（稱為 LCB3 的蛋白質）的化學修飾（磷酸鹽相關標簽）如何幫助引導自噬體在細胞內向正確方向運輸，”Malene Hansen 博士說， Sanford Burnham Prebys 教授和該研究的高級作者。“我們之前報道過，在自噬體表面發現的 LCB3 需要被標記以使自噬有效發揮作用。現在我們對標記是如何發生的以及它對自噬體運動的重要性有了更好的理解。”
除了他們自己的實驗室研究外，Hansen 實驗室還與圣地亞哥斯克里普斯研究所 Sandra Encalada 博士實驗室的同事合作，他們是神經元細胞成分運輸領域的領導者。這些研究表明，阻斷 LC3B 蛋白的化學修飾會破壞自噬體向細胞回收植物的有效運輸。
Malene Hansen 博士和 Jose Luis Nieto-Torres 博士 來源：桑福德伯納姆普雷比斯
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“在牢房中運輸廢物就像在高速公路上移動垃圾車，”漢森實驗室的博士后、該研究的第一作者 Jose Luis Nieto-Torres 博士說。“與我們的合作者一起，我們研究了神經細胞中的過程，因為它們又長又平，這有助于我們觀察運輸的方向性，這是通過自噬回收廢物的關鍵方面。
“我們清楚地看到，如果 LC3B 的磷酸鹽標記受到阻礙，自噬體或裝滿廢物的垃圾袋就無法朝著溶酶體的方向移動——細胞的回收工廠。這可能對細胞的健康非常有害。這有點類似于如果垃圾車沒有撿起你的垃圾會發生什么——你的垃圾可能會堆積，散落在附近，對健康造成危害。”
下一步，研究人員想弄清楚哪些廢物被選中進行回收，以及細胞如何確定何時開始移動廢物。
“我實驗室的研究工作集中在衰老和自噬之間的關系上，”漢森總結道。“基于這一發現，我們有了一個新的、潛在的切入點來調節細胞中的循環活動，這可能與了解衰老細胞中已知的自噬功能減弱有關。這些見解最終可能會導致新的藥物靶點來對抗與年齡相關的疾病，以及評估自噬‘健康’的潛在診斷標志物，這是未來的一個重要目標。”
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參考文獻：Jose L. Nieto-Torres、Sean-Luc Shanahan、Romain Chassefeyre、Tai Chaiamarit、Sviatlana Zaretski、Sara Landeras-Bueno、Adriaan Verhelle、Sandra E. Encalada 和 Malene 的“LC3B 磷酸化調節 FYCO1 結合和自噬體的定向轉運”漢森，2021 年 6 月 18 日，當代生物學。
DOI: 10.1016/j.cub.2021.05.052
其他研究作者包括 Sanford Burnham Prebys 的 Sean-Luc Shanahan 和 Sviatlana Zaretski；Scripps Research 的 Romain Chassefeyre、Tai Chaiamarit、Sara Landeras-Bueno、Adriaan Verhelle 和 Sandra E. Encalada。
這項研究得到了 Jose L. Nieto-Torres 基金會 Ramon Areces 博士后獎學金和通往獨立的美國國立衛生研究院 (NIH) 贈款 (K99AG062774) 的 K99/R00 途徑的資助；Romain Chassefeyre 得到了 George E. Hewitt 醫學研究基金會的支持；Tai Chaiamarit 獲得了泰國皇家政府科技人才發展和促進項目獎學金的支持。這項工作還得到了 Sandra E. Encalada 的贈款：NIH R01 AG049483 贈款；格倫醫學研究基金會格倫衰老生物學機制研究獎；勞倫斯·埃里森基金會頒發的老年新學者獎；百特家庭基金會；以及 NIH R01 GM117466 資助的 Malene Hansen。