细胞中的蛋白质就像城市中的汽车。细胞具有不同的方法来修复破碎的蛋白质，有时选择不太明显的路径。

发现在eLIFE杂志上发表的新研究表明，细胞采取的应对挑战的步骤比以前认为的要复杂得多。该研究调查了一个与癌症，病毒感染和糖尿病以及帕金森氏症和Lou Gehrig病相关的系统，揭示了许多细胞行为中“有目的的低效率”的病例。

该研究的科学家指出，这些新途径可能为理解甚至治疗这些疾病提供了途径。

“令人惊讶的是，细胞通常采用的方法看起来效率很低，”纽约大学生物系副教授，该研究的第一作者Christine Vogel解释道。“然而，发现这些意想不到的路线有助于我们更好地了解生物体如何应对主要疾病，并通过它开辟全新的途径来支持细胞的努力和治愈疾病。”

人体内的每个细胞每分钟产生多达150万个蛋白质分子 - 将蛋白质折叠成正确的形状是一项至关重要的任务。如果过多的蛋白质错误折叠和累积，细胞健康就会立即发生危险，最终可能导致细胞死亡。

因此，“细胞应激反应”是许多人类疾病的核心。错误折叠的蛋白质存在于快速分裂的癌细胞中，这些细胞产生比正常更多的蛋白质分子 - 或病毒感染的细胞，其中病毒劫持宿主的蛋白质制造机器。

因此，细胞发展出多种机制来对抗错误折叠的蛋白质的积累，阻止蛋白质的合成，并适当地重新折叠现有的蛋白质。

过去的研究已经孤立地研究了这些行为。然而，最近的技术进步使科学家们能够从整体上研究这些细胞过程 - 并特别提供了对以前未被发现的关系和途径的新观点。

由Vogel领导的研究团队包括来自纽约大学，柏林医学系统研究所，柏林洪堡大学，Illumina和新加坡国立大学的科学家。

结合多种前沿技术和分析，研究人员检查了人类癌细胞对错误折叠的蛋白质在数小时和多个有利位置的反应。然后，他们开发了计算工具来整合这些数据，并为他们在监管过程中的多个阶段检测到的数千个基因中的每一个提取信号。

科学家们发现了与他们的期望相反的结论。“从基因制造蛋白质的正常过程包括两个主要步骤，称为转录和翻译，”Vogel解释道。“如果错误折叠的蛋白质在细胞中积累，你会认为第一个也是最简单的反应应该是关闭这两个步骤，以避免产生更多的蛋白质。事实上，我们观察到许多基因的翻译停止响应错误折叠细胞中的分子。“

然而，研究人员还发现了惊人数量的非常不同的反应。例如，许多基因没有参与全球翻译关闭，而是增加了第二个合成步骤，从这些基因产生更多的蛋白质分子。其他人确实根据标准模型减少了他们的翻译，但相反，增加了第一步 - 转录 - 呈现看似不经济的过程。

研究人员指出，为什么通常不采取最简单的途径仍有待推测。

沃格尔说：“细胞比仅仅在压力下关闭所有细胞要聪明得多，我们也有一些想法。”“对于一些基因，当错误折叠的蛋白质出现时，细胞希望在加速合成时特别快 - 以支持重折叠机制。为了节省时间，细胞然后总是为这些基因进行有点浪费的第一步因此，只有在需要蛋白质时才需要做第二步。对于其他人来说，细胞会激活基因的蛋白质生产中途，“以防万一”它们是必需的 - 因此为所有可能性做好准备。

研究人员现在正在跟进其中一些新途径 - 并希望其他许多人也会根据新发布的结果做同样的事情。反过来，这些未来的研究可能会导致更好地了解细胞压力以及如何在疾病中治疗它。

该研究得到了国立普通医学科学研究所(1R01GM113237-01,1R35GM127089-01)的资助，该研究是美国国立卫生研究院的一部分。