Cell：一方有难，八方支援

　　

生物通报道  来自美国西北大学的科学家们第一次发现了，当组织承受压力以及因错误折叠和受损蛋白质表达而陷入麻烦时，动物体内的一个细胞过程：风险组织在自身处理麻烦的同时，也明智地呼吁寻求了帮助。这一研究发现发表在6月6日的《细胞》（Cell）杂志上。

承受压力组织向动物全身的其他组织发生了一个多重警报求救信号，远端组织做出回应，提供生物化学帮助，使得蛋白质质量控制系统恢复健康与平衡。

该研究的领导者、西北大学Weinberg文理学院分子生物科学系生物学教授Richard I. Morimoto说：“现在我们知道了所有的组织都在相互通讯。这是一个群体反应。有一种供组织之间交流对话的信号通路，风险组织利用它来寻求帮助。当动物全身不对风险做出响应或是响应不良时，疾病就会发生。”

认识多细胞动物细胞通讯过程的潜在生物学结构，可为科学家们提供一种新方法来了解人类疾病，尤其是诸如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和亨廷顿氏病等蛋白质错误折叠的疾病，并有可能更广泛地扩展至代谢疾病和癌症。

具体说来，研究小组发现当肌肉组织因为错误蛋白表达而承受压力时，它会向神经元和肠细胞发出警报，寻求增援。三种组织都通过触发热休克反应来做出反应。热休克反应是一种古老的、且非常强有力地检测及响应蛋白质损伤的机制。

由于线虫的生化环境与人类相似，并且人们了解它的基因组序列，Morimoto和第一作者Patricija van Oosten-Hawle，以及大学生Robert S. Porter对其展开了研究。

在这项研究中，研究人员利用肌肉细胞特异性蛋白，使其发生突变引起蛋白质损伤，来研究了带有这些突变的肌肉细胞的反应机制。他们发现风险组织（肌肉细胞）和远端无压力组织（神经细胞和肠细胞）均激活了保护性的热休克反应

Morimoto说：“这让我们感到很惊讶。为什么肠道或神经元需要知道肌肉细胞中正在发生什么？这涉及动物的存活。帮助压力组织可使整个生物体受益。”

受损蛋白告诉肌肉细胞它并非处在最适宜的状态，由此触发热休克反应和它的专门保护性分子伴侣，来纠正受损蛋白。远端的组织液感受到这一压力，触发相同的热休克蛋白，使得陷入麻烦的肌肉细胞受益。

研究人员还发现，只提高神经细胞或肠细胞中的分子伴侣水平，就可以同样地让肌肉细胞中的蛋白质恢复正常。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Regulation of Organismal Proteostasis by Transcellular Chaperone Signaling

A major challenge for metazoans is to ensure that different tissues, each expressing distinctive proteomes, are nevertheless well protected at an organismal level from proteotoxic stress. We show that expression of endogenous metastable proteins in muscle cells, which rely on chaperones for proper folding, induces a systemic stress response throughout multiple tissues of C. elegans. Suppression of misfolding in muscle cells can be achieved not only by enhanced expression of HSP90 in muscle cells but as effectively by elevated expression of HSP90 in intestine or neuronal cells. This cell-nonautonomous control of HSP90 expression relies upon transcriptional feedback between somatic tissues that is regulated by the FoxA transcription factor PHA-4. This transcellular chaperone signaling response maintains organismal proteostasis when challenged by a local tissue imbalance in folding and provides the basis for organismal stress-sensing surveillance.