饿一饿更健康?中国团队找到科学解释
近年来,“轻断食”之风流行,人们通过控制进食时间让身体保持适度饥饿,以此调动脂肪、稳定血糖,清除体内的老废代谢物。这背后的原因是什么?11月13日,复旦大学雷群英团队在国际学术期刊《自然》在线发表研究论文,提供了解释。
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这项历经近10年探索的研究,首次揭示了乙酰辅酶A作为“代谢信使”的非经典功能,突破传统认知,发现其可直接调控线粒体自噬,为克服胰腺癌KRAS抑制剂耐药提供了全新治疗靶点,在代谢生物学与肿瘤学交叉领域取得突破性进展。
具体而言,细胞在营养匮乏时,名为“乙酰辅酶A”的“神秘信使”出动,它会绕过科学家们熟知的AMPK和mTOR这两条营养感知的“经典主干道”,独辟蹊径地将“饥饿”信号直抵细胞能量工厂——线粒体,指挥“哨兵”NLRX1作出响应。这项发现不仅解释了适度饥饿如何触发身体的积极反应,还将为未来对抗代谢性疾病、癌症乃至延缓衰老开辟了一条充满想象的全新研究道路。
复旦大学基础医学院/肿瘤研究所教授雷群英回忆,2016年年底她就与团队成员立下“flag”:要做不依赖经典代谢感知通路的创新研究。团队模拟人体“温和饥饿”环境,用接近人体过夜饥饿的营养成分配制培养基。实验结果显示,线粒体自噬显著启动,然而此时AMPK和mTOR这两个公认的“细胞营养感知管家”并没有反应。
“这说明细胞里藏着一条没人发现的‘新通道’,专门在生理饥饿时调控线粒体自噬。”雷群英说。
这一突破性发现为团队注入了巨大的信心。然而,为了说服审稿人,还需要找到更多坚实的证据,明确乙酰辅酶A发挥作用的落脚点。
肿瘤研究所助理研究员张一凡说:“为了获取足够的数据,我们开启了‘疯狂’养细胞模式,实验室的细胞柜里摆满了培养皿,最多的时候同时养了200盘细胞。”
真正的挑战在于从海量的基因中找出那唯一的“钥匙”。
团队动用了全基因组CRISPR/Cas9筛选技术,在两万多个基因中进行“大海捞针”式搜索,最终精准锁定了关键蛋白NLRX1。
找到NLRX1这位“哨兵”后,一个更核心的谜题急需解答:乙酰辅酶A究竟是如何向它传递信号的?
雷群英团队展现出了敏锐的科学直觉。他们首先排除了乙酰辅酶A的经典功能之一“乙酰化修饰”途径,转而大胆推测:两者之间可能存在一种更为直接的“对话”。
为了印证这一猜想,团队设计了一场“分子钓鱼”:使用带有生物素标记的乙酰辅酶A作为“钓饵”,在细胞的复杂环境中进行“拉拽实验”。结果令人振奋——NLRX1果真被成功“钓”了上来,确凿证实两者能够直接结合。
团队乘胜追击,通过更为精密的放射性配体结合实验,为这场“对话”测量出了精确的“亲和力指数”。数据显示,该指数恰好处于细胞内乙酰辅酶A的生理浓度范围,并且在与琥珀酰辅酶A、丙二酰单酰辅酶A等一众“长相相似”的分子竞争中,乙酰辅酶A与NLRX1的结合最强。
团队得出结论:NLRX1,就是乙酰辅酶A专属独一无二的“接头哨兵”。
基于这些证据,一条全新信号通路的清晰图景终于被勾勒出来。
营养充足时,高浓度乙酰辅酶A如同“分子刹车”,精确地嵌入NLRX1的LRR结构域,将其牢牢锁定在“休眠”状态,阻止线粒体自噬启动。
当营养匮乏或药物应激时,乙酰辅酶A浓度下降,“刹车”随之松开,重获自由的NLRX1立刻改变自身构象并集结成队,主动招募自噬蛋白LC3,启动对问题线粒体的选择性清除。
为了获取实证,团队构建了无法结合乙酰辅酶A的NLRX1突变体。结果发现,这个“失灵的刹车”导致线粒体自噬在营养充足时也变得异常活跃,就像一辆油门卡死的汽车。这一实验为乙酰辅酶A与NLRX1的相互作用提供了无可辩驳的证明。
接着,雷群英团队将目光投向肿瘤中最常见的突变癌基因KRAS,试图用基础科学解决临床难题。
尽管KRAS抑制剂的问世为癌症治疗带来曙光,但耐药性却成为临床的“老大难”问题。团队发现,狡猾的肿瘤细胞在KRAS抑制剂面前,竟启动了一套意想不到的“自我救护”机制:药物会下调ACLY蛋白,导致细胞内乙酰辅酶A水平下降,这一变化意外地激活了以NLRX1为核心的线粒体自噬通路。通过“大扫除”般清理掉受损的线粒体,肿瘤细胞成功减轻了药物带来的氧化应激,从而逃避杀伤、产生耐药。
这一机制的破解,直接指明了全新的治疗方向。实验证实,敲除NLRX1或使用线粒体自噬抑制剂Mdivi-1,能显著增强KRAS抑制剂的抗肿瘤效果。这意味着,针对“乙酰辅酶A-NLRX1”轴的联合治疗策略,有望成为克服KRAS突变肿瘤耐药的新方向,为癌症患者带来新的治疗希望。
多学科积淀赋予了团队“另辟蹊径”的智慧。肿瘤研究所2020级博士生申晓说:“当我们坐在一起交流讨论,就会碰撞出很多新的想法,难题也就迎刃而解了。”
团队没有死磕单一技术,而是灵活运用突变体实验、亲和力测定和交联聚合等多种生化手段,突破了膜蛋白结合验证、全基因组筛选等技术难题,完成了两万余个基因的无偏筛选,构建了坚实的间接证据链,最终用扎实的数据说服了《自然》期刊的审稿专家。
2025年11月17日 08版
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