來自約翰霍普金斯大學(xué)的細(xì)胞生物學(xué)家們,對(duì)導(dǎo)致細(xì)胞移動(dòng)的機(jī)器的兩個(gè)組成部分進(jìn)行了梳理分析.他們發(fā)現(xiàn),充當(dāng)手來幫助細(xì)胞"爬行"的細(xì)胞突起(cellular projection),似乎總是由細(xì)胞內(nèi)部的一個(gè)信息傳遞網(wǎng)絡(luò)所觸動(dòng).眾所周知,在定向運(yùn)動(dòng)中這一網(wǎng)絡(luò)是由細(xì)胞表面的傳感蛋白響應(yīng)外部信號(hào)所激活.現(xiàn)在他們了解到這一信息網(wǎng)絡(luò)也是引起隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的原因:它可以自發(fā)性地自行激活.

    研究人員說,由于細(xì)胞運(yùn)動(dòng)對(duì)于從胚胎發(fā)育到傷口愈合及癌癥轉(zhuǎn)移等一切的事物皆至關(guān)重要,這項(xiàng)工作預(yù)計(jì)將對(duì)了解及操控這些生物學(xué)過程產(chǎn)生廣泛的影響.他們指出,事實(shí)上這一信使蛋白網(wǎng)絡(luò)發(fā)生缺陷與許多的癌癥類型有關(guān).這些研究結(jié)果在線發(fā)表在10月20日的《自然細(xì)胞生物學(xué)》(Nature Cell Biology)雜志上.

    約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)系教授及主任Peter Devreotes 博士說:"以前認(rèn)為這些信使蛋白只是參與了定向運(yùn)動(dòng):沒有它們,細(xì)胞只能通過自發(fā)形成這些手樣的突起進(jìn)行隨機(jī)移動(dòng).現(xiàn)在我們知道這一信使蛋白網(wǎng)絡(luò)激活也是隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的必要條件."

    根據(jù)Devreotes所說,環(huán)繞細(xì)胞內(nèi)部邊緣、縱橫交錯(cuò)的蛋白質(zhì)鏈網(wǎng)絡(luò)是細(xì)胞機(jī)器的一個(gè)重要組件,正如它的名字"細(xì)胞骨架",賦予了細(xì)胞形狀和結(jié)構(gòu).為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng),這一網(wǎng)絡(luò)必需在細(xì)胞的特定區(qū)域內(nèi)構(gòu)建自身,推動(dòng)細(xì)胞膜向外生成手樣的突起,能夠"抓住"外部環(huán)境,拉動(dòng)細(xì)胞向前.

    Devreotes說,細(xì)胞骨架聽命于信使蛋白網(wǎng)絡(luò),后者與細(xì)胞外表面上的傳感蛋白相連接.這些傳感蛋白檢測(cè)到來自身體其他部位的定向信號(hào),將它們傳遞給信使蛋白,轉(zhuǎn)而召集細(xì)胞骨架蛋白在正確的方向上生成了突起.

    在他們的實(shí)驗(yàn)中,Devreotes研究小組試圖了解每個(gè)組件之間的關(guān)系.他說,一開始他們將細(xì)胞放在一種藥物中進(jìn)行孵育從而使細(xì)胞骨架喪失功能.毫不意外,這些細(xì)胞無法移動(dòng),但這一信使網(wǎng)絡(luò)仍然存在自發(fā)反應(yīng).

    Devreotes解釋說:"你可以將細(xì)胞視之為一艘劃槳船,船上有幾名船員和一名船長(zhǎng),船長(zhǎng)坐在后排,操控方向舵,向船員喊話讓他們的動(dòng)作保持同步.如果將所有槳拿走(例如讓細(xì)胞骨架喪失功能),無論船長(zhǎng)怎樣對(duì)船員吼叫,船也不會(huì)移動(dòng)."

    組合利用遺傳學(xué)和成像技術(shù),該研究小組逐個(gè)使得這一系統(tǒng)的其他組件喪失功能,并觀察了發(fā)生的事件.抑制信使蛋白(船長(zhǎng))顯示細(xì)胞骨架每10秒鐘有一陣"翻動(dòng)"細(xì)胞膜的內(nèi)部節(jié)律,但沒有突起產(chǎn)生,因此細(xì)胞也不會(huì)移動(dòng)."就好像沒有船長(zhǎng),船員仍然可以劃船,但每個(gè)人按不同的方向劃,因此船還是停在原地,"研究的共同作者Chuan-Hsiang Huang說.

    基于傳統(tǒng)的觀點(diǎn):隨機(jī)和定向細(xì)胞運(yùn)動(dòng)都需要來自傳感蛋白的信號(hào),該研究小組預(yù)計(jì)當(dāng)他們移除這些傳感蛋白時(shí)他們將看不到運(yùn)動(dòng).然而,他們發(fā)現(xiàn)這一信使網(wǎng)絡(luò)是"易興奮的".這就是說,沒有傳感蛋白或外部信號(hào),信使蛋白仍然能夠自己運(yùn)作,告訴細(xì)胞骨架在這里或哪里構(gòu)建突起,隨機(jī)移動(dòng)細(xì)胞."這種情況可以比喻成無舵之船.船長(zhǎng)在那里協(xié)調(diào)船員劃船,因此船能夠移動(dòng),但卻沒有特定的方向,"共同作者M(jìn)ing Tang說.

    Devreotes說,這項(xiàng)研究最令人感到興奮之處在于它們與癌癥轉(zhuǎn)移相關(guān)."我們研究的幾種信使蛋白被發(fā)現(xiàn)大量存在于癌癥進(jìn)展過程中,有可能導(dǎo)致的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)改變與疾病的進(jìn)展相關(guān).我們現(xiàn)在知道了我們必須生成一些藥物來靶向這些信使蛋白(而不只是傳感蛋白)從而使得腫瘤細(xì)胞完全不能移動(dòng)."