生物学 101 更新:细胞的溶酶体不仅仅是垃圾处理站

越来越多的证据表明它们是细胞生长和存活的控制中心

各种囊泡区室的TEM视图。溶酶体用“Ly”表示。

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溶酶体曾经被认为是细胞的垃圾桶,是细胞碎片被送去处理的终点站。但越来越多的研究表明,这种充满酶的囊泡比最初看起来更活跃——一些科学家现在称其为细胞代谢的控制中心,即细胞内维持其生命和健康的化学反应集合。加州大学伯克利分校的细胞生物学家罗伯托·宗库表示,过去十年的发现“已将溶酶体提升为参与控制细胞生长和存活的决策中心”。他对这种细胞器声誉变化的回顾发表在九月份的《细胞生物学杂志》上。

正如大多数高中生所了解的那样,溶酶体执行废物处理和回收。在一个称为自噬(意为“自我吞噬”)的过程中,它吸收旧的细胞成分和不需要的大分子,如蛋白质、核酸和糖,并在酶和酸的帮助下消化它们。然后,细胞可以将这些分解的碎片用作燃料或作为新分子的构建块。理解这个过程非常重要,以至于大隅良典因其 1990 年代的自噬研究而于 10 月获得了诺贝尔生理学或医学奖。然而,这似乎并不是这种细胞器能做的全部。

例如,一项正在发展中的研究表明,溶酶体可以感知细胞(以及因此生物体)的营养状况。当生物体禁食或饥饿时,细胞器会促使细胞产生更多的溶酶体,其中含有可以消化脂肪储备(一种能量来源)的酶。相反,当生物体营养充足时,溶酶体会向细胞发出信息,表明资源可用于生长或繁殖。意大利泰莱通遗传学和医学研究所的遗传学家安德烈亚·巴拉比奥说,本质上,溶酶体充当细胞中的主开关,在分解物质或构建物质之间切换,他研究溶酶体在健康中的作用。弗吉尼亚大学生物学家艾琳·奥鲁克预测,由于该细胞器控制脂肪代谢的能力,溶酶体有一天可能成为肥胖等代谢疾病的治疗靶点。


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溶酶体的流行形象也在代谢之外发生变化。它似乎也与寿命和寿命有关;研究表明,当溶酶体不能正常运作时,生物体的寿命不会那么长——可能是因为细胞碎片和其他废物堆积。一些科学家也开始认为溶酶体可能是神经退行性疾病的罪魁祸首,纽约大学研究人员的研究表明,溶酶体基因的缺陷会加速阿尔茨海默病。所有这些研究都清楚地表明,溶酶体不应再被视为死胡同。相反,它们可能只是新一代救命药物的前进方向。

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