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Science:同歸于盡的信號傳導剎車機制

日期:2014-06-07 08:56:13

 

隨著幼苗從土壤中長出,它需要轉變自己的發育程序,向著陽光生長。科學家們在這一過程中發現了一個細胞減弱外界信號的機制,這種管理能力對于細胞適應當前環境很重要,有助于植物在多變的環境下生存下來。

 

加州大學伯克利分校和卡內基科學研究所的研究人員對擬南芥進行了研究,他們發現這種植物可以通過特定機制減弱外部信號的強度,擬南芥是一種常用的模式生物。這項研究發表在六月六日的Science雜志上。

 

信號減弱機制相當于是汽車上裝的剎車,可以避免加速失控帶來的災難性后果。研究顯示,擬南芥幼苗從黑暗環境轉到陽光下時,會引發一個“快速而廣泛”的基因表達重置,進而長成我們常見的綠色幼苗。這一過程需要一個限制性的機制,幫助細胞重新穩定以達到新的平衡。研究人員發現,這種機制位于細胞核中,而且與加速機制直接相連。

 

陽光等外部條件觸發的細胞信號傳導,允許生物適應當前的環境條件。在需要做出應答的時候,機體會激活一系列的化學信號。通常這種信號一開始是很強的,一段時間之后會受到限制,信號減弱甚至完全被關閉。這樣的限制機制是非常關鍵的,但迄今未知人們對它們的了解還很有限,科學家們大多更關注一開始的激活過程。

 

對于擬南芥而言,陽光誘導的信號傳導過程包括,一個活化的感光分子(光敏色素)結合到轉錄因子PIF上。這種結合會摧毀PIF,關閉它的目標基因。然而研究人員發現,光敏色素在使PIF摧毀的同時,也判下了自己的死刑,這一指令被立即執行導致信號強度減弱。

 

“理解植物對光的應答動態,解析其背后的分子機制,有助于我們對作物進行基因工程改造,使其能夠更好的適應環境波動,”文章的共同作者,卡內基的王志勇教授說。

 

研究人員用相互確保摧毀MADmutually assured destruction)來形容這種同歸于盡的信號減弱機制(MAD本是一種相互威懾的冷戰策略)。自然界通過這種機制為關鍵性的功能保駕護航,而它將為人們提供廣泛的啟示(從農業到癌癥研究)。

 


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