必需氨基酸亮氨酸可以通过帮助保护关键线粒体蛋白质免遭降解来改善细胞能量产生。这一发现凸显了营养与代谢之间以前未知的联系，并可能为解决代谢紊乱和癌症的新策略铺平道路。
据《科学日报》网站报道，线粒体通常被描述为细胞的动力室，因为它们产生我们身体生长、移动、修复组织和执行日常功能所需的大量能量。但它们并不是以恒定的速度运行。相反，线粒体根据细胞需要多少能量和可用的营养物质不断调整其活动。
科学家们早就知道营养会影响这一过程。目前尚不清楚个体营养物质如何传递改变线粒体功能的信号。
科隆大学遗传学教授托尔斯滕·霍普 (Thorsten Hopp) 和 CECAD 衰老研究卓越集群领导的研究人员发现了一种涉及氨基酸亮氨酸的新机制。
他们的研究结果表明，亮氨酸可能有助于稳定线粒体中的重要蛋白质，使细胞器更有效地产生能量。该研究发表在《自然细胞生物学》上，标题为“亮氨酸抑制外线粒体膜蛋白降解以调节线粒体呼吸”。
亮氨酸是一种必需氨基酸，这意味着人体无法产生足够的亮氨酸，必须通过饮食获取。氨基酸是制造蛋白质的基本成分，亮氨酸在富含蛋白质的食物中含量尤其丰富，例如乳制品、肉类、豆类和豆类。
研究人员发现亮氨酸不仅仅有助于蛋白质的产生。据《科学日报》网站报道，它还有助于防止位于线粒体外表面的某些蛋白质的分解。
这些蛋白质在新陈代谢中发挥着重要作用，因为它们有助于将其他分子移动到线粒体中，在那里它们可以用作细胞能量产生机器的一部分。当亮氨酸帮助保护这些蛋白质时，线粒体会更有效地工作并增加细胞产生的能量。
该研究的第一作者 Jiachu Li 博士说：“我们很高兴地发现细胞的营养状况，特别是其亮氨酸水平，直接影响能量的产生。”
该研究的第一作者 Jiachu Li 博士说：“这种机制使细胞能够在营养丰富的时期快速适应增加的能量需求。”
细胞质控蛋白发挥重要作用
研究小组将这种效应追溯到一种名为 SEL1L 的蛋白质，该蛋白质参与细胞质量控制。
细胞不断检查其蛋白质，因为受损或错误折叠的蛋白质会干扰正常功能。 SEL1L 有助于识别需要去除的蛋白质并引导它们降解。据研究人员称，亮氨酸会降低 SEL1L 的活性。这意味着被分解的线粒体蛋白质更少。
“调节亮氨酸和 SEL1L 水平可能是增加能量产生的一种策略，”Li 补充道。 “然而，谨慎行事很重要。SEL1L 在防止受损蛋白质的积累方面发挥着重要作用，这对于长期细胞健康至关重要。”
这一警告很重要，因为增加能源产量并不是在任何情况下都会自动受益。保护有用蛋白质的细胞系统也有助于去除有缺陷的蛋白质，因此改变这种平衡可能会产生意想不到的后果。
对生育能力和癌细胞的影响
为了探索亮氨酸代谢的更广泛影响，研究人员研究了秀丽隐杆线虫，这是一种生物学中常用的小蛔虫，因为它的许多细胞过程与更复杂的生物体中发现的细胞过程相似。
在线虫中，亮氨酸分解问题会破坏线粒体功能，并与生育问题有关。
科学家们研究了人类肺癌细胞。他们发现影响亮氨酸代谢的某些突变有助于癌细胞生存。据《科学日报》网站报道，这一观察结果可能对未来的癌症研究很重要，因为改变亮氨酸相关途径的疗法可能以不同的方式影响健康细胞和肿瘤细胞。
这些发现进一步证明营养素的作用不仅仅是为身体提供必需的营养素。它们还可以充当影响细胞功能的信号。在这种情况下，亮氨酸通过保护关键线粒体蛋白质免遭降解，帮助细胞调整能量产生以适应营养的可用性。
通过揭示亮氨酸、蛋白质质量控制和线粒体代谢之间以前未知的联系，研究人员已经确定了影响细胞能量产生的疾病（包括癌症和代谢紊乱）的潜在新靶标。
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