細(xì)胞自殺可能是大腦健康和糧食安全的關(guān)鍵

對人類和植物中細(xì)胞的自我破壞的研究可能導(dǎo)致人們開發(fā)出治療神經(jīng)退行性腦疾病的方法和培育出抗病植物。

在一項(xiàng)新的研究中，來自澳大利亞、美國和英國的研究人員確定了某些蛋白在細(xì)胞自殺中的作用。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年8月23日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“NAD+ cleavage activity by animal and plant TIR domains in cell death pathways”。論文通訊作者為澳大利亞昆士蘭大學(xué)的Bostjan Kobe、Thomas Ve和Peter Dodds。

Kobe說：“為了維持生命，人類和植物等多種有機(jī)體都具有為了每種有機(jī)體的其余部分的利益進(jìn)行自殺的細(xì)胞。這是我們體內(nèi)免疫反應(yīng)的一個關(guān)鍵部分：受感染的細(xì)胞通常會自殺，因此更大的有機(jī)體能夠存活下來。”

“但是令人吃驚的是，研究參與人類神經(jīng)元細(xì)胞死亡過程的蛋白已讓我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞死亡如何在植物中發(fā)生。我們找到了人類和植物細(xì)胞引發(fā)細(xì)胞自殺的常見方式。”

這些研究人員將結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物化學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和植物科學(xué)方法結(jié)合在一起來分析細(xì)胞和蛋白，從而為一些潛在的突破性發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

Kobe說，“神經(jīng)退行性疾病影響著全世界數(shù)百萬人，并且由于不同的原因而出現(xiàn)，但是與它們相關(guān)聯(lián)在一起的是腦細(xì)胞的降解。一種特定的蛋白---SARM1---對于不同神經(jīng)退行性疾病中的腦細(xì)胞降解至關(guān)重要。我們提供了關(guān)于這種蛋白的重要信息---揭示它的三維結(jié)構(gòu)---這將加速可能延緩或阻止這種腦細(xì)胞降解的藥物的開發(fā)。”

更好地了解細(xì)胞死亡過程也可能導(dǎo)致人們培育出抗病植物，這有助于提高產(chǎn)量、減少浪費(fèi)和加強(qiáng)糧食安全。

Kobe說，“全球范圍內(nèi)，糧食安全同樣是一個日益重要的問題。植物病害每年造成15％以上的作物損失，甚至在作物收獲之前就已發(fā)生。”

“特定植物抗性基因可以保護(hù)植物免受疾病的侵害，但這些基因的產(chǎn)物如何發(fā)揮作用卻知之甚少。這種抗性的一部分在于受感染的細(xì)胞自我毀滅，就像人類神經(jīng)元那樣。鑒于了解這個過程如何在神經(jīng)元中發(fā)生，我們能夠發(fā)現(xiàn)抗性是如何在植物中產(chǎn)生的。這使得我們更接近于設(shè)計(jì)有效的合成抗性基因，可用于在澳大利亞和全世界范圍內(nèi)提供額外的保護(hù)作用。”