馬薩諸塞大學阿默斯特分校的一個研究小組在最近發表在《Cell Reports》上的一項研究中調查了圍繞細胞如何處理壓力的奧秘。研究人員發現，一種被稱為ClpX的損傷修復酶不僅可以通過突變來修復多種細胞問題，而且還可以對細胞能量水平的變化做出反應以維持細胞健康。
“我們真正感興趣的是，”UMass Amherst大學生物化學和分子生物學教授、該論文的資深作者Peter Chien說道，“細胞如何對壓力做出反應。我們研究一類被稱為蛋白酶的酶，它們針對並破壞細胞內的有害蛋白質。這些蛋白酶可以有選擇地識別特定的、單個的蛋白質單體蛋白。但它們是如何做到這一點的？它們如何在健康的蛋白質和有害的蛋白質之間進行選擇？”
Chien和他的合著者專註於兩種特定的蛋白酶–Lon和ClpX，其中每一種都被精細地調整為識別不同的有害蛋白質以回答這個問題。長期以來，人們認為Lon和ClpX的功能類似於鑰匙：每一種只能打開一種鎖，而不是另一種，如果一個細胞缺少其中一種，就會產生嚴重的副作用。
“如果你有過一個極其混亂的大學室友，”Chien說道，“你知道定期清空垃圾是多麼重要。缺少Lon蛋白酶就像有一個從來不洗、不換、不打掃的室友。”
但在一系列將Lon從細菌細胞群中移除的實驗之後，Chien的團隊看到了一些奇怪的現象：一些菌落仍然活着。
這一觀察導致了他們的第一個發現。儘管它失去了一些ClpX的能力，但ClpX可以變異以執行類似Lon的功能。這就好比為了保持寢室的清潔，開始清洗室友的襪子，但不得不犧牲一些自己的乾淨衣服來這樣做。
在追蹤ClpX突變是如何讓蛋白酶擴大其功能的過程中，該團隊有了第二個發現：在適當的條件下，野生的、非突變的ClpX也能履行Lon的一些職責。
事實證明，ClpX對ATP高度敏感。ATP是一種有機化合物，是所有活細胞的能量來源。在ATP的正常水平下，ClpX專註於自己的職責，但在一個特定的、較低的閾值下，它會突然開始為Lon打掃衛生。
Chien說道：“這是對細胞如何工作的基本理解的一個真正突破。它改變了規則：不僅細胞能量控制了細胞工作的速度，而且還控制了它的工作方式。”