科学家揭开营养物质如何进入细胞的谜团

• 2023-05-01 15:44:49来源：cnBeta

融入细胞膜的蛋白质在将营养物质运送到我们细胞内的预定目的地方面发挥着关键作用。如果这个运输系统出现故障，代谢物无法到达它们的目标，就会对人类健康产生不利影响，导致从罕见疾病到神经退行性疾病，甚至癌症。更深入地理解代谢物如何被运输到细胞中，可以为与代谢物运输有关的疾病的潜在疗法铺平道路。

像这里描述的小鼠胚胎，如果它们缺少胆碱转运体FLVCR1，就会在子宫内死亡。但是给它们补充胆碱可以增加它们的寿命。资料来源：洛克菲勒大学代谢调节和遗传学实验室

但事实证明，与哪些蛋白质运输哪些营养物质相匹配是很困难的--迄今为止，大约30%的载体蛋白质还没有被映射到它们的营养物质上。现在，一项新的研究揭示了负责将胆碱运入细胞的蛋白质。该研究结果发表在《细胞代谢》上，可能对患有后柱共济失调伴视网膜色素变性（PCARP）的人有直接影响，这种疾病是由这种转运蛋白的突变引起的。

【资料图】

洛克菲勒大学Kivanc Birsoy实验室的博士后研究员Timothy Kenny说："你可以在市场上买到补充胆碱--它很容易管理，而且病人可以容忍相当高的胆碱水平。我们的发现可以很容易地转化为临床。"

这些结果也可能为进一步的发现铺平了道路，这些发现是对其他运输蛋白的内部运作以及与它们的功能障碍有关的疾病的刨除。"整个研究是一个概念的证明，"Birsoy说。"通过系统地识别所谓的"孤儿"运输蛋白，我们不仅可以解决人类生物学中的奥秘，而且可以解决人类健康中的奥秘。"

人类血液中大约有5000种不同的代谢物，而科学家仍然不知道其中有多少进入细胞。Birsoy、Kenny及其同事决心改变这种状况，开始研究运输蛋白。该团队采取了一种独特的广泛方法来解决这个问题，并在整个人类基因组中搜索了几十项研究，绘制了运输工具和代谢物之间的关联。广撒网的结果是，一种代谢物--胆碱--被证明与一种被称为FLVCR1的膜运输蛋白有非常紧密的联系。

Birsoy说："在我们的数据中，人们实际上可以拉出多个与特定代谢物相关的运输蛋白。我们选择关注胆碱，因为它有最强的信号"。

胆碱也是一个有吸引力的选择，因为与胆碱缺乏有关的疾病层出不穷。"胆碱是细胞膜和神经递质的关键成分，所以它在生物学上很重要，而且胆碱的缺乏也与胎儿酒精谱系障碍、神经变性、肝脏疾病和一些癌症有关，"Birsoy说。

先前的研究已经注意到FLVCR1突变和PCARP（导致视力问题、肌肉无力和空间定位困难）之间的联系，这一事实只是让该团队更加清楚地意识到他们已经找到了一个具有重要意义的可能配对。

Birsoy及其同事随后进行了一系列的实验，以明确证明FLVCR1确实是有关的转运体。他们发现，没有FLVCR1的小鼠在子宫内死亡（但如果给它们补充胆碱，它们会活得更久），缺少产生FLVCR1的基因的人类细胞不仅缺乏胆碱，而且还可以用苍蝇的相应基因纠正它们的代谢--这证明了该基因对生命是多么重要。

此外，用小鼠胚胎进行的实验提供了证据，表明FLVCR1突变可能是可以通过补充胆碱进行治疗的。如果这一点在人类身上成立，这将意味着通过饮食补充剂为PCARP患者提供所缺的胆碱可能比试图修复本应将胆碱带入其细胞的转运器更有意义。

Kenny表示："科学家们知道PCARP与FLVCR1有关，但他们不知道FLVCR1与胆碱有关，所以为PCARP患者提供补充胆碱甚至没有被考虑。这是一个例子，说明基础生物学如何让我们合理地设计疗法。"

同时，Birsoy实验室打算使用这项研究中描述的方法来确定代谢物和转运体之间更多神秘的联系。"鉴于许多转运体与疾病和药物目标有关，识别这些转运体是重中之重，"Birsoy说。"我们现在已经设计了一个重要的策略来完成这个任务"。

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