内质网和高尔基体这对搭档,就好像细胞这个大都市里的“中央厨房和物流配送中心”。它们分工明确、配合默契,但偶尔也难免拌嘴。下面举几个例子,帮助大家理解它们如何合作,以及有时为何争吵。
内质网可以看作细胞的中央厨房。 它负责“烹饪”蛋白质和脂质这些“食物”——进行初步加工,包括蛋白质折叠。而高尔基体主要负责将加工好的“食品”打包、贴标签(即糖基化等翻译后修饰),然后安排物流(“配送团队”)将其运送到正确位置(细胞内的“客户”手中)。
但当工作压力大时,它们有时也会乱套、起冲突。例如,当内质网合成压力过大——比如由于疾病导致错误折叠蛋白聚集,或像胰岛β细胞在糖尿病中过量合成胰岛素时——会引发内质网应激。如果高尔基体不能及时处理这些异常蛋白,反而会加剧危机。
在有些情况下,高尔基体自身还会发生片段化或崩解,这样反过来也会增加内质网的折叠负担。打个比方,就好比一个网红餐厅突然爆单:订单激增,后厨来不及生产,甚至出错;外卖员挤在一旁催菜,有的还拿错单、调换餐品——结果厨房更加混乱,搭档吵架不可避免。但更多时候,内质网和高尔基体还是坚定协作,共同守护细胞的稳定。
例如,近年研究发现高尔基体也能参与错误折叠蛋白的处理与回收。现在知道错误折叠蛋白不仅滞留在内质网,有些也会被转运到高尔基体,在那里进行筛选、降解或逆向回收(即“返工”)。
这说明高尔基体不仅是简单的“物流中心”,它还兼具“质检与返修中心”的功能。当发现内质网产生的“餐品”不合格时,它会将其退回内质网返工。更关键的是,一旦发现内质网异常(“厨房问题”),高尔基体能通过特定信号通路(如囊泡运输)触发细胞核的响应:上调分子伴侣蛋白和折叠酶的基因表达,从而增强内质网的折叠与降解能力——相当于指挥后厨“扩建招人,提升产能”。
我们课题组最近的研究发现,高尔基体一种特殊蛋白激酶能在这对搭档(内质网与高尔基体)间快速传递信号,为它们的协同调节增添了新机制。
本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者:中国生物物理学会
审核:阮科 中国科学技术大学 教授
出品:中国科协科普部
监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
来源: 科普中国创作培育计划
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