重置战斗或逃跑反应

交通堵塞、做演讲或错过吃饭都会引发一系列生理变化，使身体对压力或饥饿做出快速反应。对于这种“战斗或逃跑”的关键是压力反应是导致蛋白激酶 A (PKA) 激活的分子循环，PKA 是一种参与从新陈代谢到记忆形成等各个过程的蛋白质。现在，宾夕法尼亚州立大学的研究人员进行的一项研究揭示了这个循环如何在压力事件之间重置，以便身体准备好迎接新的挑战。 通过成像、结构和生化技术的结合揭示了这种重置机制的细节，最近发表在《美国化学会杂志》上。 “战斗或逃跑反应的一些早期变化包括激素的释放，例如压力引起的肾上腺素或饥饿引起的胰高血糖素，”宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院化学、生物化学和分子生物学副教授、该论文的主要作者加内什·阿南德 (Ganesh Anand) 说。 “这些激素触发一个重要的分子周期，最终激活 PKA，这是一种多功能蛋白质，可以调节细胞内一百多种不同的靶蛋白。更好地理解这个循环不仅对压力和饥饿有影响，而且对我们放入体内的其他物质有影响，比如咖啡因和某些启动或延长这个循环的药物。” 在从酵母到人类的所有生物体细胞中，PKA 在活性和非活性状态之间振荡。当胰高血糖素或肾上腺素等激素与细胞中的特定位置结合时，它们会产生一种称为环 AMP 或 cAMP 的分子。这反过来又与含有 PKA 的非活性蛋白质复合物结合，将 PKA 切换到更活跃的状态。但这个循环究竟如何完成以及系统如何自行重置仍不清楚。 “你不希望这个循环永远持续下去，并在压力情况过去后做出反应，”他说。阿南德说道。 “您希望能够重置系统。由于此重置过程中的错误而引起的 PKA 失调可能会导致心血管疾病、代谢综合征和其他疾病。我们想知道这个系统可以保持活动多久以及如何将其关闭。” 研究人员利用多种成像技术——包括电子显微镜和更高分辨率的冷冻电子显微镜以及生化技术和几种不同形式的质谱分析，为了解复合物的动力学提供了见解——发现了在重置过程中出现的至少三种以前未知的复合物构象。他们还阐明了这些构象在细胞内使用的物理空间。 “分子不是坚硬的岩石；它们不断波动，几乎就像它们在呼吸一样，”阿南德说道。