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Nature:細(xì)胞凋亡“殃及池魚”

日期:2015-01-27 08:50:17

 由法國的三個(gè)主要機(jī)構(gòu)研究人員組成的一個(gè)科研小組發(fā)現(xiàn),細(xì)胞凋亡對其周圍組織的影響比之前預(yù)期的要多,這種細(xì)胞變化會引發(fā)細(xì)胞組織更多變化。

 

這一研究成果公布在122Nature雜志在線版上。這項(xiàng)研究描述了一個(gè)正經(jīng)歷細(xì)胞死亡的熒光肌球蛋白如何變化的,以及它對周圍環(huán)境的影響,這個(gè)過程中還出現(xiàn)了上皮細(xì)胞折疊變化。

 

許多年來,生物學(xué)家認(rèn)為當(dāng)細(xì)胞死亡(或者凋亡)的時(shí)候,它們就是簡單收縮,分解和消失。近期的研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)過程實(shí)際上還存在許多內(nèi)容,并且這一過程依賴于其在機(jī)體中出現(xiàn)的位置。

 

比如說上皮細(xì)胞——這種細(xì)胞構(gòu)成了上皮細(xì)胞組織,也就是劃分出體腔使其間隔開來的細(xì)胞。研究人員發(fā)現(xiàn)正在死亡的細(xì)胞仍維持這與活細(xì)胞之間的物理聯(lián)系,并且還會用力拉扯細(xì)胞,使之變形。而這項(xiàng)最新研究則為揭示這個(gè)過程提供了更深入的見解,研究人員通過分析果蠅幼蟲階段腿部關(guān)節(jié)提出了新觀點(diǎn),這一位置正是之前研究指出的受到細(xì)胞凋亡影響的區(qū)域。

 

為了更好地理解細(xì)胞凋亡對果蠅發(fā)育有何影響,研究人員修改了熒光標(biāo)記,令它們更加容易被觀察到。利用這種新標(biāo)記,研究人員發(fā)現(xiàn)蛋白會累積到即將死亡細(xì)胞的極化中心基底軸部分。而且這些細(xì)胞還會施力給其周圍的細(xì)胞,令周圍細(xì)胞中的肌球蛋白水平增加,從而引發(fā)其收縮,之后折疊。此外,研究人員還發(fā)現(xiàn)即將死亡的細(xì)胞中,肌球蛋白功能就會被抑制,周圍細(xì)胞中肌球蛋白也產(chǎn)生變化,使細(xì)胞更容易被拉扯。

 

這些發(fā)現(xiàn)均表明,細(xì)胞凋亡并不僅僅是一種單純的細(xì)胞誕生和死亡過程,而是果蠅成熟的重要組成成分。并且對于我們?nèi)祟愐彩侨绱耍@然細(xì)胞凋亡參與了組織變化過程,在組織形成過程中發(fā)揮了巨大的作用。

 

除了細(xì)胞凋亡之外,細(xì)胞大小的變化也是細(xì)胞生物學(xué)中的一個(gè)存在已久的謎題。近期一組美國研究人員設(shè)計(jì)出一種微型裝置來隔離并操控細(xì)胞個(gè)體,這種裝置可以使他們跟蹤數(shù)千細(xì)菌細(xì)胞個(gè)體幾百代的發(fā)展過程。他們在嚴(yán)格保持多種生長條件穩(wěn)定的情況下,監(jiān)測了成千上萬的大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的生長和分裂過程。這一實(shí)驗(yàn)使他們獲得了以往研究之?dāng)?shù)千倍的樣本量,在此基礎(chǔ)上,他們進(jìn)行了前所未有的量化研究。

 

研究人員通過建設(shè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相匹配的數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn),細(xì)胞生長遵循一種生長定律——按照恒定速率進(jìn)行指數(shù)增長。他們還吃驚地發(fā)現(xiàn),細(xì)胞對空間或時(shí)間都不“敏感”,它們的分裂遵循著“獨(dú)特而簡單的細(xì)胞大小控制量化原則”:不管新生細(xì)胞大小如何,每一代都會向群體中增加相同的體積,這種增長原則自動保證了不同大小細(xì)胞分布的穩(wěn)定性。

 

該研究的意義將不僅僅是找到基本科學(xué)問題的謎底。科學(xué)家指出,深入了解細(xì)胞分裂的觸發(fā)原因可以讓科研人員更好地理解細(xì)胞分裂失控而導(dǎo)致癌癥的過程。

 

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