科学家发现能大幅提升细胞能量的营养素

由科隆大学遗传学研究所和CECAD衰老研究卓越集群的Thorsten Hoppe教授领导的研究团队，现已发现一条新的生物通路，揭示了氨基酸亮氨酸如何增强线粒体功能。他们的研究表明，亮氨酸能稳定重要的线粒体蛋白，从而提升该细胞器产生能量的能力。这项题为《亮氨酸通过抑制线粒体外膜蛋白降解以适应线粒体呼吸》的研究发表在《Nature Cell Biology》杂志上。

亮氨酸如何支持能量产生
亮氨酸是必需氨基酸之一，必须通过食物获取。它是蛋白质合成的关键成分，在肉类、乳制品以及豆类（如黄豆和小扁豆）等高蛋白食物中含量丰富。研究人员发现，亮氨酸有助于保护线粒体外膜上的某些蛋白质不被分解。这些蛋白质至关重要，因为它们能将其他代谢分子转运到线粒体中以产生能量。通过保护这些蛋白质，亮氨酸使线粒体更高效地工作，从而增加细胞内的能量输出。

该研究的第一作者李翘楚博士表示：“我们惊喜地发现，细胞的营养状态，尤其是亮氨酸水平，直接影响能量产生。这种机制使细胞在营养充足时能迅速适应增加的能量需求。”

研究还揭示，一种名为SEL1L的蛋白质在这一过程中发挥重要作用。SEL1L是细胞质量控制系统的一部分，负责识别并清除有缺陷或错误折叠的蛋白质。亮氨酸似乎会降低SEL1L的活性，从而减少线粒体蛋白的降解，改善线粒体功能。李博士说：“调节亮氨酸和SEL1L水平可能是提高能量产生的一种策略。但必须谨慎行事，因为SEL1L在防止受损蛋白积累方面也起着关键作用，这对细胞的长期健康至关重要。”

对健康与疾病的更广泛意义
为探索研究发现的更广泛影响，研究人员在模式生物秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中研究了这一过程。他们发现，亮氨酸代谢异常会损害线粒体功能，甚至导致生育问题。当研究团队检查人类肺癌细胞时，发现某些影响亮氨酸代谢的突变实际上有助于癌细胞存活，这为未来的癌症治疗策略指出了一个重要因素。

这些发现表明，我们摄入的营养不仅为身体提供燃料，还积极影响细胞内能量的产生方式。通过揭示亮氨酸如何影响线粒体代谢，该研究为与能量产生减少相关的疾病（包括癌症和代谢紊乱）指出了潜在的新治疗靶点。

这项研究得到了德国卓越战略（作为CECAD的一部分）、德国研究基金会（DFG）资助的多个协作研究中心的支持。额外资金来自欧洲研究理事会的ERC高级资助项目“蛋白质质量控制 - 降解的细胞策略”（CellularPQCD）以及亚历山大·冯·洪堡基金会。