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Science打开一个全新的世界：细胞生物网络帮助身体适应健康压力

百家作者：人工智能学家 2023-03-15 21:22:52

来源：生物通

一项新研究在我们的细胞内开辟了一个全新的世界。研究揭示了一个巨大的相互作用网络，帮助细胞实时调整以对抗外界对我们健康的影响。

与碳水化合物代谢中的酶相互作用的代谢物亚类。在人类碳水化合物代谢的33种酶中，按PMI总数计算的前十种代谢物亚类。每一列上面的数值表示该亚类中被鉴定为PMI的独特数量（分子）和MIDAS代谢物库中该亚类的代谢物总数（分母）。

每一天每一分钟，我们的身体都在适应每一刻的需要。当我们过度摄入碳水化合物、运动或生病时，我们细胞内的化学反应会启动、减缓或改变策略，以便我们获得所需的能量。

这一切都发生在我们不知不觉中发生的，这也许可以解释为什么我们对身体如何感知和回应这些持续的需求知之甚少。为了寻找这个问题的答案，犹他大学健康中心的科学家们领导了一项研究，在我们的细胞内开辟了一个全新的世界。他们的研究发表在《科学》杂志上，揭示了一个巨大的相互作用网络，揭示了细胞如何实时调整以抵御对我们健康的压力。

犹他大学生物化学系杰出教授、该研究的通讯作者Jared Rutter博士说:“我们发现大自然是如何进化到'给自己的蛋白质和途径下药'的，通过跟随大自然的脚步，我们正在学习如何制造更好的治疗药物。”

这些发现，以及使这些发现成为可能的技术，已经成为Rutter共同创立的生物技术公司Atavistik Bio的基础。该公司正在利用这一新的认识来加速代谢疾病和癌症的药物研发。

Rutter说，在更基本的层面上，这一进展加深了对细胞和我们身体如何工作的认识。

新前沿

研究中描述的网络代表了细胞中一个未被重视的调节层，它来自一个意想不到的来源。近20年来，Rutter的实验室一直在研究新陈代谢，即产生能量的化学反应和构建保持细胞顺利运行的基本成分。他们的新研究发现，这些化学反应的中间产物不仅仅是被动的建筑材料和细胞的燃料来源，就像人们长期以来所认为的那样。

相反，这些中间产物和其他代谢物组成了一个庞大的哨兵网络，监测环境，并在需要时促使细胞适应。它们通过与蛋白质相互作用并改变蛋白质的工作方式来实现这一点。一顿大餐会给身体输送太多碳水化合物吗?还是脂肪过多?就像把火车引导到新轨道上的铁路开关一样，这些蛋白质和代谢物的相互作用改变了代谢操作，分解了这些营养物质，稳定了路线。

该研究的第一作者Kevin Hicks博士开发了一种称为MIDAS的新技术，揭示了作为环境线索和细胞代谢之间接口的调节网络的巨大作用，称为蛋白质-代谢物相互作用组。这项高度灵敏的技术发现了从未见过的相互作用。一项对33种参与将碳水化合物转化为燃料的人类蛋白质的分析发现，它们与代谢物之间有830种相互作用。考虑到细胞中有数千种蛋白质，整个网络的规模预计要大得多。

“令人惊讶的是，我们对这些相互作用的程度知之甚少，我们正在把我们对生物网络的理解推向新的方向。”

代谢过程脱轨会导致疾病。Hicks说，揭示网络中更多的相互作用将有助于更好地理解疾病的根本原因，并开发新的治疗方法，使疾病回到正轨。

参考文献

Protein-metabolite interactomics of carbohydrate metabolism reveal regulation of lactate dehydrogenase

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