富營養提升腫瘤、心血管和糖尿病三大復雜疾病的發病率,但其中的分子機理未得到有效闡明。近日,一項由復旦大學生物醫學研究院副研究員徐薇、復旦大學附屬婦產科醫院教授趙世民團隊與中國工程院院士、中國醫學科學院北京協和醫學院研究員劉德培團隊合作完成的研究為相關機理的闡明提供了線索。
9月6日,相關研究論文以《烯酰-CoA水和酶感知能量并調控mTOR信號通路和細胞凋亡》(“Enoyl-CoA Hydratase-1 Regulates mTOR Signaling and Apoptosis by Sensing Nutrients”)為題在《自然·通訊》(Nature Communications)雜志發表。
富營養導致的乙酰輔酶A水平上升可以被乙酰化酶GCN5感知,升高一種名為ECHS1的代謝酶中101賴氨酸位點的乙酰化水平。ECHS1在細胞代謝中同時負責脂肪酸和支鏈氨基酸的氧化。ECHS1中101賴氨酸位點的乙酰化抑制ECHS1的活性并降低其蛋白穩定性。因此,富營養信號通過GCN5-ECHS1軸傳導,抑制脂肪酸和支鏈氨基酸的氧化,導致細胞內脂肪酸和支鏈氨基酸的累積。脂肪酸累積有利于細胞膜合成原料的提供,支鏈氨基酸的累積激活細胞合成代謝mTOR信號的激活。這些響應體現了細胞在富營養狀況下傾向增值的選擇。但是,長時間的富營養暴露不但催生細胞增殖,而且會誘導凋亡抵抗,為癌癥的發生提供有利條件。
該研究同時發現,去乙酰化酶SIRT3可以逆轉ECHS1乙酰化及富營養效果,為干預富營養的致癌副作用提示了方向,同時提示ECHS1在心腦血管疾病和糖尿病中具有潛在的病理意義及干預新策略。
復旦大學附屬婦產科醫院、生命科學學院及生物醫學研究院為論文第一單位。復旦大學生命科學學院張亞坤、附屬腫瘤醫院瞿元元和生物醫學研究院林彥為論文共同第一作者。復旦大學生物醫學研究院副研究員徐薇、復旦大學附屬婦產科醫院教授趙世民和中國工程院院士、中國醫學科學院北京協和醫學院研究員劉德培為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然基金委、科技部973計劃、上海市科委項目等的資助。
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