发布时间:2017-07-20 17:09 原文链接: 高性价比的国产色谱何时“彪悍”出自己的样子?

  来自厦门大学生科院,英国邓迪大学的研究人员发表了题为“Fructose-1,6-bisphosphate and aldolase mediate glucose sensing by AMPK”的文章,发现了AMPK响应葡萄糖的分子机制,揭示了机体感受葡萄糖水平并调节代谢模式的机制。这一葡萄糖感知通路的发现对开发用于治疗肥胖症,乃至延长寿命的药物具有深远的意义。

  这一研究成果公布在今日Nature杂志上,文章的通讯作者是厦门大学林圣彩教授,以及邓迪大学的D. Grahame Hardie。林圣彩教授研究组主要从事与细胞生长、死亡,个体发育相关的细胞信号转导方面的研究。

   葡萄糖是生物中最基本、最主要的营养物质,它不仅是机体能量的主要来源,也是生物质合成的主要原料。因此,葡萄糖的水平对于生物体是极其重要的。然而,在生活中,体内葡萄糖水平的波动是十分常见的,这是因为我们不可能每时每刻都在摄入葡萄糖:睡一大觉、剧烈运动几个小时或者太忙了没时间吃饭,都会引起葡萄糖水平的显著下降。这时,机体能够触发一套有效的过程应对这类“不利情况”,其中最为关键的就是激活“代谢的核心调节”——AMPK。在葡萄糖水平下降时,被激活的AMPK能够迅速启动脂肪、蛋白质的分解代谢,关闭它们的合成代谢,从而起到维持机体的能量和物质代谢的平衡,弥补机体因葡萄糖不足引起的胁迫压力。 那么,机体如何感受葡萄糖水平下降,并“传递”给AMPK使其激活呢?这个问题还远没有弄清楚。目前的理论把葡萄糖看作一种“能量信号”,它的下降将引起细胞内的能量分子——ATP含量的下降,进而引起另一种代表低能量状态的分子——AMP水平的上升,AMPK的激活剂从而直接激活AMPK。可惜的是,目前并没有一种生理状态能够对应上这种理论。

  在这篇文章中,研究人员正是发现了生理状态下机体感受葡萄糖水平的机制。通过研究他们发现,无论在不含葡萄糖的细胞培养条件下,还是在饥饿的低血糖的动物体内,都不能观测到AMP水平的上升,这充分说明了机体有一套尚不为人知的、独立于AMP的感应葡萄糖水平的机制。

  在进一步的研究中他们揭示了这一完整过程:葡萄糖水平下降将引起的葡萄糖代谢中间物——果糖1,6-二磷酸(fructose-1,6-bisphosphate)水平的下降,该过程进一步地被糖酵解通路上的代谢酶——醛缩酶(aldolase)感应,因为醛缩酶正是将含有6个碳原子的果糖1,6-二磷酸裂解成三碳糖的酶,一旦醛缩酶“吃不到”由葡萄糖衍生的果糖1,6-二磷酸,它便“翻脸”,传递给也正是林圣彩教授课题组先前发现的溶酶体途径进而激活AMPK。该过程完全不涉及AMP水平,即能量水平的变化,是一条全新的、完全建立在实际的生理情况上的通路。

   林圣彩教授指出,葡萄糖的存在本身就是一种“状态”,可以引起一系列生理生化反应。葡萄糖水平对机体代谢的调节不需要“绕道”能量水平,而是可以直接地被感知,进而让细胞感受到“富足”,启动合成代谢;而葡萄糖水平下降时,细胞感知到“贫穷”,关闭合成代谢。对于生物体来说,能量水平的稳定是至关重要的,ATP水平的下降对机体的伤害是巨大的,因此等到能量水平下降再作出应激反应很可能为时已晚。“状态信号”的存在使得机体能够“前瞻性”地应对复杂的外界条件和各种应激压力,保证生命活动的有序进行。


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