跳到主要内容

细胞垃圾处理清理

细胞垃圾处理系统,蛋白酶体,蛋白质,蛋白质标签,泛素
当蛋白质进入蛋白酶时,它们被切碎成比特以进行再使用。 (图片信用:美国能源办事处的生物与环境研究办公室。)

细胞依赖于垃圾处理系统,使其内部整洁整洁。如果它不适用于这些系统,细胞看起来像微观垃圾场 - 而且更糟糕,他们可能无法正常运行。

因此,持续的清洁是一个至关重要的生物过程,如果出现问题,可能会导致严重问题。因此,由国家健康机构资助的科学家们正在努力了解细胞的janitorial服务,以找到打击这些故障的方法。

垃圾处理

其中一个细胞的垃圾处理器称为蛋白酶。它破坏了构成许多细胞部件的蛋白质,积木和迷你机。桶形蛋白酶体拆卸损伤或不需要的蛋白质,将它们分成细胞可以重新使用以制作新蛋白质的比特。通过这种方式,蛋白酶同样多的循环植物,因为它是垃圾处理。

细胞如何知道哪些蛋白质保持垃圾? 2004年诺贝尔化学奖致三家科学家回答了这个问题。他们发现该细胞标记其垃圾与称为泛素的微小蛋白质标签。一旦蛋白质有泛素标记,蛋白酶可以抓住它,将其放入桶内,将其缩小并释放碎片。

由于阿尔茨海默氏症等疾病涉及过量蛋白质的积累,研究人员正试图开发药物以帮助蛋白酶脱落。他们希望这种治疗能够保持脑细胞清洁健康。

科学家也有兴趣设计关断蛋白酶体的药物。例如,癌细胞使其蛋白质蛋白质必须去除了许多异常蛋白质。蛋白酶体堵塞药物可以预防癌细胞再循环自己的垃圾,在没有可重复使用的生存和生长的资源中留下它们。这是蛋白酶体抑制剂药物Bortezomib背后的方法,其用于血液癌多发性骨髓瘤。

溶酶体具有强大的酶和酸性,以消化和再循环细胞材料。 (图片信用:Judith Stoffer)

细胞胃

蛋白质不是唯一类型的细胞浪费。当它们变老并磨损时,细胞也必须再循环称为细胞器的隔室。对于这项任务,他们依赖于称为溶酶体的细胞器,它像细胞胃一样。含有酸和几种类型的消化酶,赖塞体消化在一个过程中的无需细胞器,从希腊语中获取自噬“self” and “eat.”多功能溶酶体也处理蛋白质,细菌和其他“food”细胞已吞没。

无法使其中一种溶酶体酶可以导致罕见的危及生命的疾病,称为溶酶体储存疾病。有超过40种不同的溶酶体储存疾病,具体取决于未加工的垃圾。这些疾病会影响许多器官,包括大脑,心脏和骨骼。

溶酶体还吞噬了病毒,一种对抗感染的活动。激活溶酶体的药物可以保护小鼠免受西尼罗病毒等疾病。相同或类似的药物可能会治疗细胞垃圾堆积的疾病,包括阿尔茨海默和其他衰老疾病。

朊蛋白蛋白形成脑中的聚集体。 (图片:NIH国家过敏和传染病/岩石山实验室。)

废物堆

虽然细胞主要使用蛋白酶和溶酶体,但它们有几个垃圾处理选择。

有时他们只是挂在垃圾上,在地毯下执行蜂窝等同物。科学家们提出,细胞可以将所有不需要的蛋白质堆在一起,其中含有聚集体的球体中以使它们免于拔除正常的细胞机制。

例如,一种称为胰岛淀粉样蛋白多肽的蛋白质在2型糖尿病的胰腺中含有聚集体。其他蛋白质在某些脑病中形成聚集体。科学家们仍在努力了解这些垃圾桩做了什么以及他们是否有用或有害。

如果溶酶体不能消化垃圾,细胞有时可以在称为外尿的过程中吐出。一旦在细胞外,垃圾可能会遇到可以将其移开的酶,或者它可以简单地形成称为斑块的垃圾堆。不幸的是,细胞外的这些斑块也可能是有害的。

细胞还有方法可以抛出一些进入的毒药。这意味着癌细胞可能会泵出癌症药物,这些药物意味着破坏它们,细菌可以与抗生素一起做。科学家正在研究这些泵的工作原理,寻找能够在他们可以完成工作的地方保留药品的方法。

进一步研究细胞所取出垃圾的许多方式可能导致新方法,以保持它们健康和预防或治疗疾病。

这篇内部世界科学文章是与...合作提供爱好者 国家一般医学科学研究所, 的一部分 国立卫生研究院.

学到更多:

在牢房里面 Booklet

同样在这个系列中:

纤毛:生物学的扫帚

人类细胞内的令人惊叹的世界

细胞自杀:生命的重要组成部分