密歇根大學(xué)生命科學(xué)研究所發(fā)現了一種快速反應新機制，在免疫系統工作前幫助機體免受環(huán)境壓力影響。6月21日《Journal of Cell Biology》報道，細胞有兩股應激反應救火員。一股負責第一時(shí)間拉響警鈴，一股大部隊負責響應信號。   

 

酵母是細胞生物學(xué)研究常用的單細胞生物?？茖W(xué)家在酵母細胞內發(fā)現了一種反應更快的機制——一種信號脂質(zhì)能瞬時(shí)產(chǎn)生極其微量的、壽命短暫的刺。

 

研究人員首先把酵母放到高鹽環(huán)境中，這是一個(gè)高滲透壓環(huán)境壓力。短短幾分鐘內，每個(gè)酵母細胞紛紛燃放信號級聯(lián)反應，目的是激活一種關(guān)鍵蛋白酶，Hog1。接下來(lái)Hog1從細胞質(zhì)進(jìn)入細胞核，促進(jìn)基因表達變化?；虮磉_變化需30分鐘到1小時(shí)才能被檢測到，最多需2小時(shí)才能完全發(fā)揮活性。

 

通常情況，當細胞處于應激條件下， “適應機制”就開(kāi)始啟動(dòng)，觸發(fā)響應基因表達，使細胞生產(chǎn)新蛋白應對壓力。

 

與此同時(shí)，研究人員還觀(guān)察到由酵母液泡（細胞器的一種，相當于復雜生物體的溶酶體）生產(chǎn)的PI3,5P2信號脂質(zhì)卻瞬間產(chǎn)生了尖刺。

 

“1分鐘之內，你發(fā)現這種脂質(zhì)長(cháng)高了5倍，”本文通訊作者Lois Weisman說(shuō)?！?/span>5分鐘內，長(cháng)高20倍。隨后，我們沒(méi)做任何事情，它就停滯下來(lái)，原地下降?！?/span>

 

普通酵母在高鹽/高滲環(huán)境下生活4小時(shí)絕對不成問(wèn)題。但是當科學(xué)家把酵母的這項能力“短路”后，酵母悲劇地屈服于環(huán)境壓力了。

 

研究人員用遺傳操作敲斷了前文提到的Hog1通路（長(cháng)時(shí)反應途徑），30%細胞死掉了，但是仍有70%細胞好好的活著(zhù)。

 

相反，當研究人員摧毀PI3,5P2生成途徑后，卻有80%細胞死了。

 

“所以我們明白了，在基因表達開(kāi)始之前，細胞也做了些保護性工作，”Weisman說(shuō)?！叭绻皇沁@種瞬時(shí)保護反應機制，大多數細胞難逃一死?！?/span>

 

“我們第一次發(fā)現有比基因表達更快的早期保護機制，”博后一作Natsuko Jin說(shuō)?！斑@種關(guān)鍵途徑很可能也被人類(lèi)和其他哺乳動(dòng)物進(jìn)化保留，廣泛地響應不同類(lèi)型的細胞應激?！?/span>

 

PI3,5P2為何能對細胞產(chǎn)生有益作用，目前尚不清楚。Jin調查了信號脂質(zhì)的上游調控因子，發(fā)現它們從時(shí)間和空間上都與Hog1通路不同。

 

什么原因導致了刺突？這些小尖刺們起什么生理作用？科學(xué)家們表示不知道，問(wèn)題仍有待研究。

 

酵母液泡主要作用是儲存細胞內代謝產(chǎn)物，如酶、無(wú)機鹽等生長(cháng)必須物質(zhì)，酵母液泡能調節滲透壓和生長(cháng)活性，與酵母適應能力有關(guān)。在日常培養中如果溫度高，酵母液泡會(huì )特別大。

 

（本文轉載生物通）