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Nature揭示全新的細胞通訊方式

日期:2014-10-27 08:55:04

 

在籃球、手球、橄欖球這樣的團隊運動中,隊員們都會湊在一起秘密地決定戰術。歐洲分子生物學實驗室(EMBL)的科學家們發現,細胞也有著類似的行為,它們會擠在一起以便在有限群體中相互交流。這項發表在Nature雜志上的研究首次向人們展示,細胞的組織形式會影響它們之間的通訊。研究人員是在斑馬魚發育過程中發現這一現象的,不過他們認為這個現象應該相當廣泛,能影響損傷修復、器官形成甚至癌癥。

 

“這些擠做一團的細胞,交換著只屬于這個群體的信號,”文章的第一作者Sevi Durdu說。

 

Durdu對斑馬魚進行研究時發現,將發育成側線(lateral line)的細胞有著特殊的行為,斑馬魚的一系列側線器官可以感知水壓的改變。在斑馬魚的發育過程中,這些細胞沿著體側向前移動,到達特定位點時一部分細胞停下腳步并擠成一團,最終發展成一個側線器官。其余細胞繼續向前移動,到達下一個位點時又有一群細胞停下來形成器官。停下腳步的細胞會出現形態改變,從扁平變為淚珠狀,它們聚在一起就像大蒜的蒜瓣一樣。Durdu發現,這些“蒜瓣”簇擁著一個共享空間,能捕獲細胞通訊分子。

 

“一般情況下,FGF是一種長距離通訊信號,”文章的資深作者Darren Gilmour說。“聚集在一起的細胞能夠共享內腔捕獲和濃縮的FGF信號,做出有別于其他細胞的決定(比如說停止移動)。”

 

研究顯示,共享的內腔起到了關鍵性的作用,能決定細胞群于何時何地停止遷移。當研究人員提高FGF的濃度時,細胞停得更加突然,形成的側線器官距離更近。當研究人員降低FGF的水平時,細胞遷移得更遠,形成的側線器官間距更大。

 

“我們機體中的大多數器官是由上皮細胞組成的,而上皮細胞都有這樣的行為。可以想見,這種內腔可能出現在機體的許多不同位置,只要細胞需要進行自我組織和交流,” Gilmour說。

 

研究人員打破斑馬魚胚胎中的這種細胞團,使FGF流出。這時,群體中的細胞無法再進行有效交流。他們認為,組織形式對細胞通訊的這種影響,在創傷修復中起到了一定的作用。當皮膚被劃傷時,“站立”的細胞“躺下來”開始向前爬行。從本質上看,就是局部細胞團破裂導致細胞改變了自己的行為。此外,體外培養類器官可能也屬于這種過程,細胞自我組織形成類器官結構時,最開始形成的就是內腔。

 


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