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研究人員最新發(fā)現(xiàn) 單個(gè)細(xì)胞可同時(shí)處理成百上千個(gè)信號(hào)

時(shí)間 :2022-03-18 15:49:24   來(lái)源 : 科技日?qǐng)?bào)

近日，德國(guó)分子醫(yī)學(xué)研究中心(MDC)的研究人員發(fā)現(xiàn)，納米結(jié)構(gòu)域構(gòu)成獨(dú)立的信號(hào)單元是單個(gè)細(xì)胞可同時(shí)處理成百上千個(gè)信號(hào)的原因。研究人員認(rèn)為，該研究成果將開(kāi)辟一個(gè)全新的細(xì)胞生物學(xué)研究領(lǐng)域。相關(guān)研究成果發(fā)表在最近一期《細(xì)胞》雜志上。

活細(xì)胞暴露于各種刺激之中。無(wú)數(shù)信使物質(zhì)停靠在它們的表面并觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)級(jí)聯(lián)。這是細(xì)胞表面受體接受外界信號(hào)做出應(yīng)答并將信號(hào)逐級(jí)在細(xì)胞內(nèi)傳遞、放大和增強(qiáng)的過(guò)程。其中，G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)屬于“第一信使”，負(fù)責(zé)將細(xì)胞外刺激傳遞給特定的細(xì)胞功能。盡管有許多不同的GPCR，但所有這些GPCR僅向少數(shù)“第二信使”發(fā)出信號(hào)，例如環(huán)磷酸腺苷(cAMP)。

現(xiàn)在，德國(guó)亥姆霍茲協(xié)會(huì)馬克斯·德?tīng)柌紖慰朔肿俞t(yī)學(xué)中心的安德烈亞斯·博克教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，單個(gè)GPCR通過(guò)與受體相關(guān)的獨(dú)立cAMP納米結(jié)構(gòu)域(RAIN)發(fā)出信號(hào)，這些結(jié)構(gòu)域構(gòu)成自給自足的獨(dú)立細(xì)胞信號(hào)單元，不受來(lái)自其他受體和細(xì)胞區(qū)室的cAMP的影響。

研究人員使用熒光顯微鏡觀察分離的單細(xì)胞，研究來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同受體的cAMP信號(hào)如何在一個(gè)細(xì)胞中平行出現(xiàn)并進(jìn)行處理。其中一種受體對(duì)胰島素分泌很重要，另一種則影響心肺功能?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，激活的受體直接形成一個(gè)半徑在30到60納米的微小區(qū)域。博克教授將這個(gè)納米空間比喻成彈出式工廠，當(dāng)“命令”到來(lái)時(shí)，它會(huì)出現(xiàn)在細(xì)胞膜上并立即開(kāi)始工作。“當(dāng)一個(gè)這樣的納米空間被填滿(mǎn)時(shí)，cAMP會(huì)溢出到下一個(gè)，觸發(fā)信號(hào)級(jí)聯(lián)到細(xì)胞內(nèi)部。”

納米結(jié)構(gòu)域的發(fā)現(xiàn)使得細(xì)胞中信號(hào)通道的復(fù)雜性增加很多倍。受體產(chǎn)生的信號(hào)開(kāi)始只會(huì)影響附近的酶。細(xì)胞中的其他區(qū)域不會(huì)受影響。這允許非常精確地打開(kāi)和關(guān)閉信號(hào)路徑。研究人員認(rèn)為，細(xì)胞質(zhì)中存在信號(hào)納米架構(gòu)，可按需打開(kāi)。這樣的凝膠狀結(jié)構(gòu)會(huì)阻止cAMP從微小空間中擴(kuò)散出來(lái)。眾多納米結(jié)構(gòu)域的共存允許單個(gè)細(xì)胞同時(shí)操作數(shù)千個(gè)獨(dú)立的信號(hào)，而不是簡(jiǎn)單地“開(kāi)”或“關(guān)”。(李山)

標(biāo)簽： 研究人員 單個(gè)細(xì)胞 納米空間 細(xì)胞生物學(xué)

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