綜述:多磷酸鹽:細胞中的瑞士軍刀

《Current Opinion in Biotechnology》:Polyphosphate: a cellular Swiss army knife

【字體: 時間:2025年05月07日 來源:Current Opinion in Biotechnology 7.1

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  這篇綜述深入探討了無機多磷酸鹽(polyP)在哺乳動物細胞中的多功能性,涵蓋其合成與降解途徑、亞細胞定位(如細胞核、線粒體等)及通過蛋白互作(如支架作用、相分離)調控的生理機制。文章特別聚焦polyP在凝血、癌癥、神經退行性疾病中的病理關聯,并指出其作為"分子工具"的普適性機制尚未完全解析。

  

引言
無機多磷酸鹽(polyP)這種由多達1000個磷酸基團組成的古老多聚物,被認為是地球早期生命的關鍵能量載體。從細菌的應激反應到哺乳動物的凝血與神經退行性疾病,polyP展現出驚人的功能多樣性。盡管其細菌合成酶(PPK)早在20世紀被發現,但哺乳動物中polyP的代謝途徑仍存在大量未知。

合成和降解
哺乳動物細胞中polyP的濃度因組織類型和年齡差異顯著,但檢測技術的進步(如改良提取方法)推動了研究進展。值得注意的是,通過異源表達細菌多磷酸鹽激酶(PPK)或外切酶(PPX)可人為調控細胞內polyP水平,這為功能研究提供了關鍵工具。

亞細胞定位
肝臟細胞器分離實驗顯示polyP主要富集于細胞核和質膜,線粒體與微粒體中含量較低。新型熒光探針(如scFv-ESCRT)的應用進一步揭示:神經元中polyP在線粒體基質形成納米顆粒,而癌細胞中其核內聚集與基因組不穩定性相關。

分子機制
polyP通過三種主要方式調控蛋白功能:

  1. 溶解作用:在核仁中防止FIBRILLARIN相分離過度聚集
  2. 支架作用:促進凝血因子XII寡聚化激活內源性凝血途徑
  3. 相分離:與TDP-43結合延緩神經退行性病變中蛋白聚集

展望
未來研究需闡明哺乳動物polyP合成酶的身份,開發亞細胞特異性調控工具,并解析其鏈長特異性效應。這個"細胞瑞士軍刀"的全面解密,或將開辟從感染性疾病到阿爾茨海默病的新治療策略。

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