他们的研究发表在《eLife》杂志上，不仅对药物开发有影响，而且还揭示了所有多细胞生物体中存在的一种古老的生长控制途径是如何通过时间演变的。科学界很清楚，一种被称为雷帕霉素靶蛋白复合物1(TORC1)的蛋白质复合物调节着从人类到酵母的各种细胞生长。
然而，在酵母中启动这一过程的蛋白质最近已经被确定，并被命名为Ait1。它是一个营养传感器和TORC1调节器。当功能正常时，Ait1在酵母细胞缺乏营养时关闭TORC1，抑制细胞生长。研究报告的共同作者、亚利桑那大学分子和细胞生物学系副教授、BIO5研究所成员Andrew Capaldi表示：“Ait1有点像一只固定TORC1的手，有一根手指伸到上面，根据细胞的营养物质多少来开启和关闭TORC1。”Capaldi实验室对确定细胞如何感知压力和饥饿，然后决定以何种速度生长感兴趣。了解TORC1在不同生物体中是如何被触发的，对于开发各种疾病的治疗方法非常重要。TORC1最初是在酵母中发现的，但它对于激活人类免疫系统中的细胞以做出反应也是至关重要的。当TORC1没有发挥应有的作用时，它可以引发癌症、糖尿病和各种神经系统疾病的发展，包括癫痫和抑郁症。
“如果TORC1过于活跃，它可以引起癌症或癫痫。如果它不活跃，那么它可以引起抑郁症，”Capaldi说。“我们把这称为‘金凤花姑娘’规则。”但是，人体依赖与酵母相同的TORC1途径的事实带来了一个问题。Capaldi表示，如果科学家开发出通过控制TORC1来抑制致病酵母菌生长的药物，“我们就有大麻烦了，因为TORC1也控制着人类免疫细胞的生长等等。”“举个例子，你可以用雷帕霉素--一种直接与TORC1结合并抑制TORC1的药物--非常容易地阻断酵母菌的生长，所以这可以很好地对抗任何感染，”Capaldi说。“然而，这种药物也经常被用于移植病人，以抑制他们的免疫系统，所以这将是一场灾难。”
研究人员发现，虽然TORC1途径在酵母和人类中非常相似，但人类并不依赖Ait1来调节TORC1。因此，专门针对Ait1的药物应该抑制酵母而不是人类免疫细胞的生长。Ait1只是在过去的2亿年里进化出来的，从进化的角度来说是比较新的。大约2亿年前，一种叫做Rheb的TORC1调节器似乎正是在Ait1进化的时候从各种生物的细胞中消失了。“我们表明，在人类中发现的一些古老的TORC1调节器（包括Rheb）已经在2亿年前获得Ait1的相同酵母中消失，”Capaldi说。“这些古老的调节器在其他单细胞生物的进化中也已经丢失，包括许多寄生虫和植物。因此，其他单细胞生物很可能获得了它们自己的新的调节器--类似于Ait1。现在人们可以出去寻找它们，因为它们也将是很好的药物目标。”
