自噬作用

自噬作用與阿茲海默症

自噬作用與阿茲海默症
國立臺灣大學生命科學系助教范姜文榮編譯/長庚大學生物醫學系教授周成功責任編輯

編譯來源:独立行政法人理化学研究所(RIKEN)2013年7月24日訊 <オートファジーが糖鎖の代謝に関わることを発見> 

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阿茲海默症是以腦機能障礙為主的神經退化病症,不僅患者本身,擔負照顧的家人身心也會伴隨著巨大的痛苦與疲憊,是現代社會非常嚴重的疾病之一(圖片來源:flickr用戶pedrosimoes7)

阿茲海默症是以腦機能障礙為主的神經退化病症,不僅患者本身,擔負照顧的家人身心也會伴隨著巨大的痛苦與疲憊,是現代社會非常嚴重的疾病之一,因此希望能早日確立該病症的預防與治療方法。

阿茲海默症的形成原因有許多,一般認為主要原因是腦內的Aβ蛋白質累積,從細胞所排出之凝集Aβ蛋白質,因其不可溶性,會累積於大腦內,形成阿茲海默症特有的老年斑。

細胞內具有能將異常或過剩蛋白質迅速分解與再利用的重要機制,稱為細胞的「自噬作用」。此作用是包括人類在內,生物為維持生命活動、不可或缺的重要機能。在腦部細胞如失去自噬作用,腦內的Aβ蛋白質量上升,也可能會導致阿茲海默症發病。

日本理化學研究所的共同研究團隊,為了瞭解自噬作用與阿茲海默症之間確實的因果關係,他們首先製作Atg7基因缺損而無自噬機能的老鼠,再將此種老鼠與阿茲海默症模式老鼠交配產生雜交鼠,進一步去分析自噬機能缺失,Aβ蛋白質的過度累積與阿茲海默症之間的關係。

他們分別對飼養至20個月大的阿茲海默症模式老鼠與雜交鼠,進行腦內老人斑的累積量調查,實驗結果與預期相反,雜交鼠腦中老人斑的累積量僅為阿茲海默症模式老鼠的七十分之一,顯示自噬機能缺損的雜交鼠,Aβ蛋白質累積在細胞核周圍,而未被排出至細胞外。

細胞成分自我更新

細胞成分自我更新
國立臺灣大學生命科學系助教范姜文榮

編譯來源:《Basal autophagy is required for the efficient catabolism of sialyl oligosaccharidesjbc》

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過去的研究已知真核生物的細胞質中,存在著不與蛋白質或脂質等物質結合的游離狀態醣鏈。醣鏈與蛋白質等有機分子結合,可產生特定的機能以維持生物體內重要的生理機能。(圖片來源:LANDESBIOSCIENCE)

人類細胞內或細胞間物質由蛋白質、脂肪、醣類、核酸等有機分子所組成,這些分子並非一直都能保持新鮮,幾乎都是大約2個月就更新替換。

細胞構造內的蛋白質等有機分子,經過一定時間後,舊的分子漸漸地被分解置換成新的分子,細胞分解自身成份的過程稱為「自噬作用1」。為了分解細胞內不要的蛋白質或脂質、以及已損傷的小型胞器等,細胞具有「自噬」的構造,此為自酵母菌至人類之真核生物都具備的構造。「自噬」構造的功能為防止細胞內異常蛋白質的堆積、以及在蛋白質合成過多時、或因環境變化成為飢餓狀態下,進行蛋白質的再利用。「自噬」構造另與排除侵入細胞內的病原菌有關,也與癌症或神經性病變的病癥高度相關,具有廣泛的機能。

自噬作用通常發生於細胞飢餓狀態下,但是正常狀態下也可能會發生自噬作用,此時稱做基礎自噬作用2。目前認為基礎自噬作用對維持細胞內蛋白質的品質具有重要性。細胞自噬的路徑如下,首先將細胞質內欲被分解的有機分子以隔離膜包圍,形成自噬胞3的構造;接著自噬胞與擔任分解有機分子的溶小體4融合,形成自噬溶酶體5,最後,有機分子在自噬溶酶體內被分解或代謝。

吃海藻糖也能治憂鬱症

吃海藻糖也能治憂鬱症
國立臺灣師範大學生命科學系副教授李冠群

編譯來源:Trehalose induced antidepressant-like effects and autophagy enhancement in mice

憂鬱症是各種心理失常中罹患率最高的一種,以色列本古里昂大學和美國明尼蘇達大學藥學院的研究團隊的研究結果指出,海藻糖(trehalose)可能具有類抗憂鬱的功效。(圖片來源:pixabay用戶geralt)

以色列本古里昂大學(Ben-Curion University)和美國明尼蘇達大學(University of Minnesota)藥學院的研究團隊的研究結果指出,海藻糖(trehalose)可能具有類抗憂鬱的功效,且此功效與海藻糖可增強細胞的自噬作用有關。

海藻糖是由兩個葡萄糖分子所組成的雙糖,為一種麥芽糖異構物,它廣泛存在於細菌、酵母菌、菇類、海藻、蝦子、昆蟲及植物中,而且是許多生物體,如細菌、真菌和昆蟲等無脊椎動物的能量來源之一。在生物體內,海藻糖除了可作為一種碳源及能量來源外,還具有保護如蛋白質及核酸等生物巨分子,以及維護細胞膜的結構與功能之作用,提供生物抵抗乾旱、高溫、高鹽、冷凍或輻射等惡劣環境的能力。

因為在這些惡劣環境下,脫水、高滲透壓、冰凍或高溫等不利的條件都會使蛋白質及生物膜分子間的水分子急遽下降,而海藻糖在此環境下可以取代水分子的功能,避免蛋白質及生物膜結構遭受破壞進而喪失功能。此外,近來更發現在植物體中,海藻糖具有調節植物生長與發育的角色。