核糖體和ZAK蛋白刺激細胞對紫外線輻射損傷的初始反應

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-07-05 10:28:00【大中小】

摘要：研究人員認為，細胞的信使RNA (mRNA) -;遺傳物質的主要翻譯和調節者-;與一種叫做ZAK的關鍵蛋白質一起

在最近的一項研究中，約翰霍普金斯醫學院的研究人員認為，細胞的信使RNA (mRNA)與一種叫做ZAK的關鍵蛋白質一起，刺激細胞對紫外線輻射損傷的初始反應，并在細胞的生死中起著關鍵作用。

雖然人們早就知道紫外線輻射會損害DNA，但它也會損害mRNA, 6月5日發表在《細胞》(Cell)雜志上的最新發現表明，mRNA在告訴細胞如何應對壓力方面起著第一反應者的作用。

圖1 核糖毒性應激反應驅動紫外線介導的細胞死亡

彭博社分子生物學和遺傳學杰出教授、約翰霍普金斯大學醫學院分子生物學和遺傳學系主任Rachel Green博士說:“RNA是煤礦里的金絲雀。它在告訴細胞，‘我們這里受到了嚴重損害，我們需要做點什么。’”

在通過感知核糖體碰撞來識別細胞損傷的過程中，ZAK是一個關鍵角色。核糖體是一種微小的大分子機器，幫助RNA將基因的語言翻譯成蛋白質的語言。碰撞發生在核糖體沿著紫外線損傷的mRNA移動時，由于無法解碼受損的信息，導致停滯的核糖體被上游核糖體“追尾”。核糖體碰撞激活了ZAK，它觸發了一個被稱為核糖體毒性應激反應的細胞信號程序。然后，ZAK引發一系列決定細胞命運的下游事件。

更全面地了解細胞在遇到紫外線輻射時是如何做出生死決定的，可以幫助研究人員了解皮膚和其他癌癥的潛在原因，約翰霍普金斯醫學院簡·科芬·查爾茲紀念基金博士后研究員Niladri Sinha博士說，開發針對核糖體的藥物的公司可能還會發現，ZAK可能是各種癌癥類型的細胞死亡的驅動因素。

研究結果表明，ZAK可以感知細胞損傷的程度，并根據細胞接受的紫外線輻射的多少做出反應，這為紫外線引起的細胞死亡提供了更細致的理解，并確定了控制ZAK活性的新方法。

她說:“ZAK的回應方式是分等級的，不是要么全部要么沒有。”

研究還“非常清楚地表明”，例如，皮膚細胞在紫外線輻射后的命運“主要是由核糖體和ZAK信號碰撞的程度驅動的。”

圖2 對紫外線輻射的即時早期反應主要由核糖體介導的信號傳導

彭博社分子生物學和遺傳學杰出教授Rachel Green說:“在這種情況下，DNA損傷和特征明確的DNA損傷反應途徑，包括關鍵蛋白p53，不會顯著決定細胞命運的決定。”

她說，DNA損傷修復是至關重要的，發生在復制遺傳物質的一小部分細胞中，但這些途徑并不是細胞命運的主要“決定者”。

格林與約翰霍普金斯大學醫學院分子生物學和遺傳學副教授Sergi Regot博士和紀念斯隆凱特琳癌癥中心斯隆凱特琳研究所細胞生物學項目助理成員、威爾康奈爾大學助理教授Alban Ordureau博士共同領導了這項研究。

為了進行研究，科學家們將人體細胞模型暴露在模擬太陽輻射的紫外線燈下。在Ordureau領導的方法中，他們使用蛋白質組學來理解細胞信號傳導，評估了ZAK的作用，并預測了細胞如何應對不同水平的壓力。從那里，由Regot領導的活細胞成像實驗，除了內部核糖體生物化學，幫助描述了ZAK介導的紫外線輻射如何調節細胞死亡。

未來，研究人員計劃研究具有不同蛋白質合成機制的細胞類型，包括黑色素瘤和其他癌癥的細胞類型。研究人員懷疑快速生長的細胞比其他細胞更依賴于ZAK介導的調節。

Green、Regot、Sinha和McKenney已經申請了與這項研究工作相關的專利。

參考資料

[1] The ribotoxic stress response drives UV-mediated cell death