《Science》子刊:揭密粒線體能量代謝與衰老、癌症關鍵機制

2021/02/22
《Science》子刊:揭密粒線體能量代謝與衰老、癌症關鍵機制
美國時間19日,瑞典卡羅林斯卡研究所(The Karolinska Institute)研究人員發現,蛋白質的甲基化中的主要甲基提供者—S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的濃度,直接影響果蠅跟小鼠的粒線體功能
美國時間19日,瑞典卡羅林斯卡研究所(The Karolinska Institute)研究人員發現,蛋白質的甲基化中的主要甲基提供者—S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的濃度,直接影響果蠅跟小鼠的粒線體功能,並與衰老及癌症進程有關。這項研究發表於《Science Advances》。

單碳代謝(one-carbon metabolism)異常已被認為與癌症的形成有關,也是粒線體功能障礙的早期指標。細胞能量供應的紊亂會導致許多嚴重的疾病,似乎也與衰老有關。

甲基化是一種化學修飾,將甲基(CH3)加到分子中,進而產生功能上的改變,S-腺苷甲硫氨酸(SAM),也稱為AdoMet,是細胞內(包括粒線體內部)的主要甲基提供者。

研究人員透過去除果蠅和小鼠粒線體中的SAM,了解到粒線體中哪些生理過程與甲基化有關。

單碳代謝物和SAM對於能量代謝非常重要。先前研究顯示,衰老過程中SAM和細胞能量都會下降。

此次研究人員發現,粒線體SAM(mitoSAM)的含量逐漸下降會導致果蠅和小鼠出現不同層次性的缺陷,包括缺少mitoSAM依賴性代謝產物的和氧化磷酸化系統受損,影響粒線體能量的產生。

研究人員也發現,粒線體酵素複合物complex I 的穩定性和鐵硫簇(iron-sulfur clusters)的生物合成是一個複雜的生物過程,直接受到mitoSAM濃度控制,其他蛋白質則在進入細胞胞器之前於外部被甲基化,mitoSAM將粒線體建構成為單碳代謝循環中單碳單元的反應接收器。

因此,該研究證明了細胞甲基化是能量代謝必需,並衰老和癌症直接相關。

Anna Wredenberg表示,我們的研究顯示,飲食可以調節某些改變,但目前,我們只研究了蛋白質的變化,而其他分子也可以透過粒線體內SAM進行修飾,因此還需要繼續研究其他分子的修飾作用以改變相關疾病病程過程。

參考資料:https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-02/ki-nro021921.php

(編譯/李林璦)