Nature子刊在逆境中成长，血红
2017-9-13 来源：不详 浏览次数：次药明康德/报道
呼吸氧气的能力对我们的生存至关重要，这个过程由血液红细胞中携带氧气的血红蛋白（hemoglobin）介导。在高海拔地区，由于空气含氧量较少，人体此时会处于胁迫下，使得血红蛋白迅速合成。那么，细胞胁迫反应在血红蛋白的生成中会起什么作用呢？
▲运输氧气的血红蛋白（图片来源：medicinenet）
在《自然》子刊《CellResearch》近期发表的一篇论文中，以色列希伯来大学（HebrewUniversity）的研究人员发现了一种血红蛋白基因表达调控的全新机制，说明血红蛋白的生物合成原来根本离不开细胞的胁迫反应。
在血红蛋白的表达过程中，其pre-mRNA的剪接受到细胞内胁迫信号通路的严格控制。这里的胁迫信号来自存在于每个人体细胞中的PKR激酶。它是细胞内处于中心地位的胁迫反应调控分子，能感知多种胁迫条件，可被病毒产生的双链RNA和某些蛋白质激活。在激活之后，PKR则会磷酸化真核细胞翻译起始因子2α（eIF2α），致使后者失活，从而中断细胞中的蛋白质合成过程。
▲PKR的激活（图片来源：《NatureReviewsImmunology》）
研究者发现，血红蛋白pre-mRNA中含有能强烈激活PKR的RNA元件，即由5’端的非翻译区域（5’-UTR）和5’端第一个外显子的部分开放阅读框（ORF）形成的RNA假节结构。PKR必需以这种方式被激活，否则血红蛋白pre-mRNA无法被正常剪接，以形成血红蛋白合成所需的成熟mRNA模板。
“我们揭示了血红蛋白基因表达受胁迫反应调控的一套全新机制。这一细胞应对胁迫至关重要的信号原来也是血红蛋白生成所必需的，而该信号本身又需由血红蛋白基因激活，”文章通讯作者RaymondKaempfer教授说道：“尽管我们早已知道，这一信号也会强烈地抑制蛋白质合成，但在血红蛋白基因表达过程中，它会在迅速关闭翻译过程之前，起到不可缺少的积极作用，以便使呼吸所需的大量血红蛋白得以被合成。”
▲PKR为血红蛋白mRNA的成熟过程所必需（图片来源：《CellResearch》）
PKR在激活后会磷酸化eIF2α，而磷酸化的eIF2α参与血红蛋白pre-mRNA的剪接，为成熟mRNA的形成所必需。在剪接过程中，当血红蛋白pre-mRNA5’端第一个内含子被切除后，RNA链会重新折叠，使得原本能激活PKR的RNA假节结构不复存在，从而不再能激活PKR。然而就在这时，成熟的血红蛋白mRNA便能以最大速率进行无障碍的翻译，实现高效的体内氧气输送。换句话说，血红蛋白pre-mRNA激活PKR的能力是暂时的，仅用于启动pre-mRNA剪接。
因此，与长期以来被认为对细胞内蛋白质合成起到负面作用相反，研究者们证明了参与细胞内胁迫反应的PKR激活和eIF2-α磷酸化，原来在血红蛋白合成中起到了重要的积极作用。
▲文章通讯作者RaymondKaempfer教授（图片来源：希伯来大学鍖椾含鐪嬬櫧鐧滈姝ｈ鍖婚櫌鍖椾含娌荤枟鐧界櫆椋庡尰闄㈠湪鍝?
