摘要：细胞是如何适应不断变化的环境条件而快速生长的呢?来自Würzburg的一个研究团队的一项新研究为这个问题提供了答案。
无论是单细胞生物、哺乳动物、浮游生物还是红杉，生长是地球上所有生命的基本原则。生长的起点通常是细胞:要实现这一点，细胞必须在短时间内将其成分和成分翻倍，这样它才能分裂并开始生长。这背后的过程是复杂的，还没有被破译到最后的细节。然而，现在来自Würzburg的一个研究小组已经成功地确定了这一过程中的一个关键机制。来自Julius Maximilian大学生物中心Würzburg (JMU)的Utz Fischer教授和来自Würzburg Helmholtz RNA感染研究所(HIRI)的Jörg Vogel教授在最新一期的《Cell Reports》杂志上发表了他们的研究成果。
图1 细胞是如何适应不断变化的环境条件而快速生长（图源：[1]）
核糖体传递新的蛋白质
“为了让细胞生长，它们必须产生大量的新蛋白质。这发生在被称为核糖体的细胞内部的特殊工厂中，”JMU生物化学主任Utz Fischer解释道。在每个人类细胞中，多达1000万个核糖体致力于这项任务。因此，细胞的大部分资源和能量储备不仅用于蛋白质的生产，而且首先用于核糖体本身的生产和维持。据认为，这需要高达50%的细胞能量储备，使核糖体生产成为细胞中“最昂贵”的过程。
当然，细胞不能毫无理性地消耗如此大量的能量和原料。因此，它不断地监测它的环境，以确保在任何时候都有足够的营养和其他生长刺激。一旦“供应情况”恶化，它就会停止生长并停止生产新的核糖体——但仍然会保持足够多的核糖体供应，以便在情况更好的时候能够毫不拖延地再次生长。
图2 饥饿对转译效率和mRNA丰度的全面影响
中央指挥中心
这个过程的中心指挥所是所谓的mTORC1信号复合体，它是细胞的一种营养传感器。两个研究实验室的联合科学合作者、现在发表的研究的第一作者Cornelius Schneider博士解释说:“关于营养和其他生长刺激的所有信息都汇聚在这个信号复合体上。”
基于这些信息，mTORC1协调细胞对变化的环境条件的反应，并控制核糖体蛋白的产生。正如研究人员所展示的，它使用了另一种蛋白质的帮助，这种蛋白质的学名是LARP1。“mTORC1可以以这样一种方式影响LARP1蛋白，在营养缺乏的情况下，它会与位于所有核糖体蛋白质mRNA起始位置的信号序列结合。这会导致蛋白质产量的减少，”Schneider解释道。打个比方，信使RNA是蛋白质从细胞核到核糖体蓝图的转运体。
图3 5'TOP mRNA的共迁依赖于LARP1并在长时间饥饿期间维持
基本供给始终存在
虽然核糖体蛋白的生产减少到绝对最低限度，但它从来没有完全关闭。“这意味着细胞可以在任何时候重新开始产生大量核糖体。这使它能够对不断变化的环境做出极其迅速的反应，并从增长转向节能，”Utz Fischer说。这样，即使在较差的条件下，细胞也有可能始终保持一定的核糖体蛋白mRNA的基本供应。
图4 饥饿时5'TOP mRNA转化为单体
这也与另一项发现相吻合:LARP1本身和mTORC1周围的信号网络在不同类型的癌症中被解除调控，因为它们是决定细胞生长的中心。
参考资料：
[1] An unusual mode of baseline translation adjusts cellular protein synthesis capacity to metabolic needs.
摘要：细胞是如何适应不断变化的环境条件而快速生长的呢?来自Würzburg的一个研究团队的一项新研究为这个问题提供了答案。
无论是单细胞生物、哺乳动物、浮游生物还是红杉，生长是地球上所有生命的基本原则。生长的起点通常是细胞:要实现这一点，细胞必须在短时间内将其成分和成分翻倍，这样它才能分裂并开始生长。这背后的过程是复杂的，还没有被破译到最后的细节。然而，现在来自Würzburg的一个研究小组已经成功地确定了这一过程中的一个关键机制。来自Julius Maximilian大学生物中心Würzburg (JMU)的Utz Fischer教授和来自Würzburg Helmholtz RNA感染研究所(HIRI)的Jörg Vogel教授在最新一期的《Cell Reports》杂志上发表了他们的研究成果。
图1 细胞是如何适应不断变化的环境条件而快速生长（图源：[1]）
核糖体传递新的蛋白质
“为了让细胞生长，它们必须产生大量的新蛋白质。这发生在被称为核糖体的细胞内部的特殊工厂中，”JMU生物化学主任Utz Fischer解释道。在每个人类细胞中，多达1000万个核糖体致力于这项任务。因此，细胞的大部分资源和能量储备不仅用于蛋白质的生产，而且首先用于核糖体本身的生产和维持。据认为，这需要高达50%的细胞能量储备，使核糖体生产成为细胞中“最昂贵”的过程。
当然，细胞不能毫无理性地消耗如此大量的能量和原料。因此，它不断地监测它的环境，以确保在任何时候都有足够的营养和其他生长刺激。一旦“供应情况”恶化，它就会停止生长并停止生产新的核糖体——但仍然会保持足够多的核糖体供应，以便在情况更好的时候能够毫不拖延地再次生长。
图2 饥饿对转译效率和mRNA丰度的全面影响
中央指挥中心
这个过程的中心指挥所是所谓的mTORC1信号复合体，它是细胞的一种营养传感器。两个研究实验室的联合科学合作者、现在发表的研究的第一作者Cornelius Schneider博士解释说:“关于营养和其他生长刺激的所有信息都汇聚在这个信号复合体上。”
基于这些信息，mTORC1协调细胞对变化的环境条件的反应，并控制核糖体蛋白的产生。正如研究人员所展示的，它使用了另一种蛋白质的帮助，这种蛋白质的学名是LARP1。“mTORC1可以以这样一种方式影响LARP1蛋白，在营养缺乏的情况下，它会与位于所有核糖体蛋白质mRNA起始位置的信号序列结合。这会导致蛋白质产量的减少，”Schneider解释道。打个比方，信使RNA是蛋白质从细胞核到核糖体蓝图的转运体。
图3 5'TOP mRNA的共迁依赖于LARP1并在长时间饥饿期间维持
基本供给始终存在
虽然核糖体蛋白的生产减少到绝对最低限度，但它从来没有完全关闭。“这意味着细胞可以在任何时候重新开始产生大量核糖体。这使它能够对不断变化的环境做出极其迅速的反应，并从增长转向节能，”Utz Fischer说。这样，即使在较差的条件下，细胞也有可能始终保持一定的核糖体蛋白mRNA的基本供应。
图4 饥饿时5'TOP mRNA转化为单体
这也与另一项发现相吻合:LARP1本身和mTORC1周围的信号网络在不同类型的癌症中被解除调控，因为它们是决定细胞生长的中心。
参考资料：
[1] An unusual mode of baseline translation adjusts cellular protein synthesis capacity to metabolic needs.
