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研究揭示了人体蛋白质制造能力的“供需”制约因素

本站发布时间:2025-05-12 04:19:37

一项新的研究表明,“供需”限制了身体产生关键生命功能所需的各种蛋白质的能力。

基因负责产生身体所需的所有蛋白质——从胰岛素和消化食物的酶等激素到抵抗感染的抗体。它们通过从称为核苷酸的构建块中产生信使核糖核酸(mRNA)来实现这一点,然后将基因信息携带到细胞制造蛋白质的地方。

传统上,基因被认为独立控制着它们产生多少mRNA,但斯特拉斯克莱德大学的新研究发现了一个新的控制因素——核苷酸构建块的缺乏。

这项研究发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上。

生产力和价格

斯特拉斯克莱德药学和生物医学科学研究所高级讲师、该研究的第一作者Benjamin Pickard博士说:“基因可以尝试创造它们的信使RNA,但有时构建块的供应是有限的,制造的更少。更糟糕的是,一些信使RNA对它们所需的构建块要求很高。

”这共同造成了一个“供需”问题,与行业有时面临的影响生产力和价格的问题非常相似。你可以把它看作是每个细胞内经济的生物学版本。“

Pickard博士发现,核苷酸的可用性,特别是带有符号G、A、C和U的核苷酸,可能会受到各种疾病和疾病以及一些治疗药物的影响。

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Pickerd博士补充道,“这种新的细胞供需机制的真正令人兴奋的部分是,它似乎在几种重要的疾病中都失败了,包括精神分裂症、阿尔茨海默病和类风湿性关节炎。它还受到艾滋病毒、丙型肝炎和爱泼斯坦-巴尔病毒感染的影响。令人惊讶的是,它也对迄今为止测试的所有药物和化学物质中近五分之一的治疗感到不安。“

治疗方法

这一发现可能为药物的作用机制提供新的见解。例如,一些常用的抗生素似乎会破坏信使RNA的产生。这引发了一个问题,即这是否是其抗菌作用的一部分,还是增加了患者的副作用风险。

Pickard博士建议,未来的研究可以调查恢复核苷酸供应是否可能提供一种新的治疗方法来应对疾病和病毒感染引起的影响。

该研究还发现,mRNA可用性的减少不仅与有害的生物学有关。信使RNA的供需效应在整个生物日中会增减,可能是昼夜节律生物钟。

要求最高的信使RNA通常参与控制新陈代谢和饥饿,这表明它们可能已经进化到对这种机制的影响最敏感。

皮卡德博士说:“我认为这种生物机制出现在动物进化的早期,可以感知我们从饮食中获得的食物能量,并将其与我们消耗的代谢能量相匹配。以这种方式平衡账目对生存至关重要。进一步推经济类比,这有点像改变利率来控制通货膨胀。“

2024年10月,Pickard博士和他的学生Reece Thompson发表了一篇单独的论文,研究如何从氨基酸构建块中创建蛋白质。

Pickard说:“这一机制不仅适用于信使RNA。我们之前的研究论文表明,限制氨基酸的供应对蛋白质的制造效率具有完全等效的影响。细胞经济学是一个新概念,但它似乎是一种广泛适用的方式来思考我们在健康和疾病方面的生物学。p

More information: Benjamin S. Pickard et al, A mechanism of global gene expression regulation is disrupted by multiple disease states and drug treatments, PLOS One (2025). DOI: 10.1371/journal.pone.0317071

Journal information: PLoS ONE

Provided by University of Strathclyde, Glasgow

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