科學家發現可為細胞補充能量的營養素

現在，科隆大學的研究人員發現了一種新機制，可以解釋胺基酸亮氨酸如何提高粒線體表現。他們的研究結果表明，亮氨酸有助於維持參與能量產生的重要蛋白質，使細胞更有效地產生能量。這項研究由 CECAD 遺傳學研究所和老化研究卓越小組的 Thorsten Hoppe 教授博士領導，發表在該雜誌上 正常細胞生物學 標題為「亮氨酸抑製粒線體外膜蛋白的降解以適應粒線體呼吸」。

亮氨酸如何支持細胞的發電廠

亮氨酸是一種必需氨基酸，這意味著人體無法自行產生亮氨酸，必須從食物中獲取。它常見於富含蛋白質的食物中，包括肉類、乳製品、豆類和扁豆。雖然亮氨酸因其在構建蛋白質中的作用而聞名，但新的研究揭示了另一個重要功能。

研究團隊發現亮氨酸可以防止粒線體外表面某些蛋白質的分解。這些蛋白質有助於將重要的代謝分子運送到粒線體，以便繼續有效地產生能量。透過保護這些蛋白質免受降解，亮氨酸使粒線體能夠在更高水平上發揮作用，並幫助細胞滿足增加的能量需求。

「我們很高興地發現細胞的營養狀況，尤其是亮氨酸水平，直接影響能量的產生，」該研究的第一作者 Qiaochu Li 博士說。 “這種機制使細胞能夠在營養豐富期間快速適應增加的能量需求。”

SEL1L 在能源生產中的作用

研究人員還發現了一種名為 SEL1L 的關鍵蛋白質，它有助於調節這一過程。在正常情況下，SEL1L 透過識別受損或錯誤折疊的蛋白質並標記它們以進行破壞，作為細胞品質控制系統的一部分。

根據這項研究，亮氨酸似乎會抑制 SEL1L 活性。結果，被分解的粒線體蛋白減少，從而提高了粒線體效率並增強了細胞能量產生。

「改變亮氨酸和 SEL1L 水平可能是增強能量產生的一種策略，」Lee 補充道。 “然而，重要的是要小心。SEL1L 在防止受損蛋白質的積累方面也發揮著關鍵作用，這對於長期細胞健康至關重要。”

與癌症和代謝疾病的可能聯繫

為了更好地了解這項發現的更廣泛影響，研究人員研究了亮氨酸代謝對小蛔蟲的影響。 線蟲感染。他們發現亮氨酸分解問題會損害粒線體功能，甚至導致生育問題。

研究團隊還檢查了人類肺癌細胞，發現影響亮氨酸代謝的某些與癌症相關的突變似乎可以提高癌細胞的存活率。結果表明該途徑可能在未來的癌症研究和治療開發中發揮重要作用。

總的來說，這項研究提供了新的證據，證明營養素的作用不僅僅是為身體提供能量。它們也積極影響細胞如何在分子層面上產生和管理能量。透過揭示亮氨酸如何調節粒線體活性，研究人員相信他們的工作最終可以幫助指導代謝紊亂、癌症和其他與能量產生不良相關的疾病的新治療方法。

這項研究得到了 CECAD 德國卓越策略、德國研究基金會 (DFG) 資助的多個合作研究中心、歐洲研究理事會高級撥款「蛋白質品質控制 – 降解的細胞策略」(CellularPQCD) 和亞歷山大馮洪堡基金會的支持。