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蛋白聚集效應 或可改善腸道功能

www.vkfkfb.live | 時間:2019-06-13 10:50:34 | 來源:中國食品報

  安徽農業大學生命科學學院計山明教授課題組近期研究發現,蛋白聚集具有正向生物學功能,能夠調控生物體的衰老。該研究成果日前發表在國際期刊《分子細胞》上,啟發人們或許可以利用蛋白聚集效應改善人體腸道菌群。

  蛋白聚集具有正向生物學功能

  眾所周知,蛋白質是組成人體一切細胞、組織的重要成分,生物體所有重要的組成部分都需要有蛋白質的參與。作為生命活動的主要承擔者,蛋白質除了參與催化各類生物化學反應,還在生物體的身體結構、信息傳遞、免疫防衛等方面發揮著重要作用。通常,細胞內外各類生理生化過程不僅需要特定的功能蛋白質,還需要這些蛋白分子形成相應的高級結構和形狀。因此,蛋白的狀態直接影響機體各類生理生化反應的進行。

  以往大量研究表明,蛋白的異常聚集會給細胞和生物體帶來負面影響。蛋白分子是由不分支的肽鏈組成的,從新合成的肽鏈到具有特定三維結構和生理功能的蛋白質,需要復雜精細的肽鏈折疊和加工過程。

  在許多情況下,這種“折疊錯誤”的蛋白會喪失原有的生理功能,而且其聚合物對細胞有害,會引起阿爾茨海默氏癥、亨廷頓舞蹈癥、肌萎縮側索硬化癥等中樞神經系統病癥。

  不過,近年來許多研究表明,蛋白聚集會給生物體帶來正向作用,能夠調控細胞分裂、胚胎的早期發育、機體的固有免疫反應等過程。日前,安徽農業大學生命科學學院計山明教授課題組近期研究發現,蛋白聚集具有正向生物學功能。果蠅對人體無害,擁有最全面的基因突變體類型、最豐富的遺傳學雜交手段、最完備的轉基因品系,是做生物實驗最理想的材料之一。

  計山明課題組以果蠅為模型,對果蠅 Otu 蛋白的酶學特性和生物學功能進行研究后發現,低復雜度結構域能夠調控果蠅 Otu 蛋白的液—液相變過程,并在 Otu “自我聚集”過程以及去泛素化酶活性中發揮重要作用。

  研究同時發現,體內 Otu 蛋白的“自我聚集”行為和酶活是一個可調控過程。分子伴侶蛋白 Bam 與Otu 蛋白形成復合物,促進 Otu 蛋白聚集,增強其去泛素化酶活性,協助參與對腸道免疫信號及壽命的調節。同時分子伴侶蛋白 Bam 的表達隨年齡的增長呈動態性變化,在果蠅成長和衰老過程中,Bam 的動態變化影響并調節了 Otu 的活性,從而調節果蠅壽命。

  這一研究表明,蛋白聚集能夠有效維持果蠅腸道內的免疫穩態,提高腸道的屏障功能,從而延長果蠅的壽命。

  改善腸道菌群平衡有益健康

  那么,對人類而言,人體攜帶有超乎人體細胞數 10 倍甚至上百倍的微生物,包括細菌、真菌、酵母和病毒等。這些微生物廣泛分布在人體表面的皮膚、口腔、消化道、呼吸道和生殖道等部位,以及人體臟器內部和血液神經等系統中。據估計,人體腸道中生存著至少 4 萬種微生物。

  正常情況下,人類與這些腸道微生物通過彼此間協同進化形成互惠互利的共生復合體。腸道為微生物提供最佳的生存環境,包括天然的厭氧條件、豐富的營養物質以及適宜的溫度和 pH 值等,形成世界上生物種群密度以及遺傳多樣性單位面積最大的場所。

  同時,這些微生物及其代謝產物也直接或間接影響到人體的營養物質加工、消化吸收、能量平衡、免疫功能、胃腸道發育和成熟及其他多種重要的生理活動。雙方的互惠互利能夠維持人類腸道微生態系統的穩定和動態平衡。

  然而,人們飲食的不規律、偏食、過多食用帶有殺蟲劑的蔬果,以及工作生活壓力導致的緊張焦慮等都會破壞腸道微生物的平衡。

  紊亂的腸道菌群極易透過腸道到達人體其他組織與器官,造成各類疾病,嚴重威脅人類生命。因此,腸道屏障功能的維持,對于保持腸道微生物與人體和諧共生,維護人體的生命健康具有重要意義。

  (吳長鋒)


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