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新发现的保护机制可作为细胞应激的第一反应者

2018-12-26 10:28:35 • 来源：

密歇根大学生命科学研究所的研究人员已经确定了一种新型的快速反应防御机制，它有助于保护细胞免受环境压力，同时为慢速，众所周知的保护系统提供行动时间。“这就像第一响应者在较大的响应团队动员时匆忙发出警报，”Natsuko Jin说，他是LSI教员Lois Weisman实验室的博士后研究员，也是一项研究的主要作者，该研究计划于6月21日在期刊上发表。细胞生物学。

通常，当细胞处于压力下时，适应机制就会起作用。它们触发转录机制，通过基因表达，细胞产生新的蛋白质以应对压力并使自身保持活力。

在酵母中，通常用于研究基础细胞生物学的单细胞生物体，也观察到更快的反应类型 - 信号脂质的产生中的即时和短暂的峰值，通常仅在极少量的情况下才能看到。

当科学家们使酵母产生这种快速反应的能力短路时，酵母就会以灾难性的速度死于环境压力。

“这是第一次确定比基因表达更快的早期保护途径，”Jin说。“由于许多关键参与者已经通过进化保存到人和其他哺乳动物中，我们的研究表明这种和其他类型的早期保护途径可能更广泛地存在，并且它们可能对不同类型的细胞应激作出反应。”

在这项研究中，将酵母置于高浓度盐的环境中 - 科学家称之为高渗透压。在几分钟内，每个细胞通过引发信号级联来响应，该信号级联激活关键蛋白激酶-Hog1-其从细胞的细胞质进入细胞核，在那里它促进基因表达的变化。基因表达的这些变化需要30分钟到1小时才能开始产生效果，最多需要2小时才能完全激活。

与此同时，研究人员还观察到一种称为PI3,5P2的信号传导脂质的急剧，即时尖峰，这种脂质由酵母中称为液泡的细胞器产生。酵母液泡类似于复杂生物体中的溶酶体。

“在一分钟之内，你会发现这种脂质的高度增加了5倍，”该研究的资深作者，密歇根大学医学院细胞与发育生物学教授韦斯曼说。“在五分钟内，它增加了20倍。然后，如果没有我们对细胞做任何其他事情，它就会平稳下降。”

当常规酵母被放入这种高盐或高渗环境中4小时时，大多数都做得很好。

当研究人员使用遗传操作来敲除产生Hog1的众所周知的长期反应途径时，30%的细胞死亡。

“尽管如此，70%的人还是很好，”韦斯曼说。

但当他们取消细胞产生PI3,5P2的能力时，80%死亡。

“所以我们知道它在基因表达开始之前做了一些保护措施，”她说。“如果他们没有，大多数人都死了。”

Jin说，究竟PI3,5P2如何向细胞传递益处尚不清楚。目前的研究检查了信号传导脂质的上游调节因子，并证明它们在时间和空间上与Hog1途径的作用不同。

她还说，虽然PI3,5P2在高渗条件下出现的观察可以追溯到20世纪90年代后期，但其作用以前并不清楚。Jin的调查始于了解导致尖峰的原因及其可能发挥的生理作用。

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