鄭醫師的部落格

肌肉和神經是持久的高性能器官，其細胞成分會不斷磨損。 BAG3 蛋白在消除受損成分、識別這些成分並確保它們被細胞膜包圍以形成「自噬體」(autophagosome)方面發揮關鍵作用。自噬體就像一個垃圾袋，收集細胞廢物以供以後粉碎和回收。波昂大學細胞生物學研究所 Jörg Höhfeld 教授領導的研究小組說明，肌力訓練可以活化肌肉中的 BAG3。這對於細胞廢物處理具有重要影響，因為 BAG3 必須被活化才能有效結合受損的細胞成分並促進膜包裹。主動消除或清除系統對於肌肉組織的長期保存至關重要。 Höhfeld 教授解釋說：“BAG3 系統的損傷確實會導致兒童肌肉無力和心臟衰竭迅速進展，這是西方工業化國家最常見的死亡原因之一。”

對運動訓練和物理治療的重要影響

這項研究是在德國科隆體育大學和希爾德斯海姆大學的運動生理學家的大力參與下進行的。希爾德斯海姆的Sebastian Gehlert 教授強調了這項發現的重要性：「我們現在知道活化BAG3 系統需要什麼強度的力量訓練，因此我們可以優化頂級運動員的訓練計劃，並幫助物理治療患者更好地鍛鍊肌肉。格勒特教授也利用這些發現來支持德國奧運代表隊的成員。

對於肌肉來說是必要的......等等

BAG3系統不僅在肌肉中活躍。 BAG3 突變可導致一種稱為夏科-瑪麗-圖斯症候群（Charcot-Marie-Tooth syndrome，以發現科學家的名字命名）的神經疾病。這種疾病會導致手臂和腿部的神經纖維死亡，導致患者無法移動手腳。透過研究患者的細胞，研究小組現已證明，該症候群的某些表現會導致 BAG3 消除過程的錯誤調節。研究結果證明了這個系統對於組織保存的深遠意義。

意想不到的監管為新療法指明了道路

在更仔細地分析 BAG3 活化過程中，研究人員對他們觀察到的結果感到驚訝。 「許多細胞蛋白質在稱為磷酸化的過程中透過磷酸基團的附著而被活化。然而，對於BAG3，這個過程是相反的，」Jörg Höhfeld 教授解釋道，他也是該大學生命與健康跨學科研究領域(TRA) 的成員。此時，磷酸酶成為人們關注的主要焦點—去除磷酸基團的酵素。為了確定活化 BAG3 的磷酸酶，Höhfeld 正在與弗萊堡大學的化學家和細胞生物學家 Maja Köhn 教授合作。 “鑑定所涉及的磷酸酶是關鍵一步，”她說，“這樣我們就可以開發出可能影響體內 BAG3 活化的物質。”這項研究可能為肌肉無力、心臟衰竭和神經疾病開闢新的治療可能性。

與太空旅行相關

BAG3 系統的工作得到了 Deutsche Forschungsgemeinschaft（德國研究基金會）透過 Höhfeld 教授領導的一個研究單位的支持。此外，霍菲爾德還獲得了德國太空總署的資助，因為這項研究對載人太空任務很有意義。 Höhfeld教授指出：“BAG3在機械力的作用下被活化。但是，如果不發生機械刺激，會發生什麼？例如，生活在失重環境中的太空人，或者需要通氣的固定重症監護患者？”在這種情況下，缺乏機械刺激會迅速導致肌肉萎縮，Höhfeld 將其原因至少部分歸因於 BAG3 的去活化。他認為，開發用於活化 BAG3 的藥物可能會在這種情況下有所幫助，這就是為什麼 Höhfeld 的團隊正在準備在國際太空站 (ISS) 上進行實驗。因此，BAG3 研究實際上可以幫助我們有一天到達火星。

參考文獻:

1. Judith Ottensmeyer et al. Force-induced dephosphorylation activates the cochaperone BAG3 to coordinate protein homeostasis and membrane traffic. Current Biology, 2024 DOI: 10.1016/j.cub.2024.07.088