健康的细胞会对环境的变化做出适当的反应。它们通过感知外部发生的事情，并向精确区域内的精确生物分子传递指令，从而实现必要的反应。
当信息在正确的时间到达正确的领域时，你的身体就会保持健康。当它在错误的时间出现在错误的地方时，你就会患上糖尿病或癌症等疾病。
信息在细胞内传递的途径被称为信号通路。细胞仅使用少数信号通路同时对数百个外部信号作出反应，因此这些通路需要严格调节。加州大学圣地亚哥分校的科学家们进行了一项新研究，发现了细胞调节信号通路的一种令人惊讶的方式。
他们发现，当细胞内有太多的信息漂浮时，信使就会形成液滴，将自己隔离在不会造成伤害的地方。这项研究最近发表在《分子细胞》杂志上。
“液滴根据时空调节组织细胞生化活动，”加州大学圣地亚哥分校医学院药理学教授、该研究的资深作者张金博士说。
科学家们研究了细胞通信的主要途径之一。它被称为cAMP/PKA信号通路，因为它的两个主要参与者cAMP(环磷酸腺苷)和PKA (cAMP依赖性蛋白激酶)。当cAMP接收到来自细胞表面的信号时，它会激活PKA。PKA将信息传递到适当的区域，无论是告诉特定的基因产生更多的蛋白质，还是刺激一种酶来维持血液中健康的葡萄糖水平。
然而，事情并没有那么简单。PKA将消息传送到数百个不同的域。Zhang说:“在某一时刻，PKA需要在质膜上活跃。但下一刻，它需要离开质膜并在线粒体膜上活跃起来。十分钟后，它真的需要进入细胞核才能开始转录。”
更复杂的是，有时细胞会开启过多的cAMP和PKA。当这种情况发生时，细胞信号变得过度活跃和不加区分。张解释说:“不同的微域控制不同的东西。假设你想让cAMP水平在钙通道周围高而在10纳米外低。细胞是如何做到的呢?通过控制cAMP。”
但是，她接着说，“PKA也是一样。通常，它通过锚定蛋白质被招募到特定的区域。但如果PKA活性过高，它就会激活它不应该激活的区域。这就失去了特殊性。”
根据这项新研究，这就是为什么细胞会形成液滴，以确保正确的信息在正确的时间到达正确的区域。当科学家们分析液滴的组成以及它们形成的时间时，他们发现当cAMP和PKA被过多激活时，细胞利用PKA的一个亚基形成液滴。通过这种方式，液滴隔离了过量的cAMP和PKA，抑制了非特异性信号传导。
在之前的研究中，作者发现一种罕见的肝癌，称为纤维板层癌(FLC)，阻断了这些液滴的形成，导致细胞信号不受控制。张说:“我们认为液滴的消失是导致肿瘤发生的过度活跃信号的一个主要因素。”
FLC是一种罕见但毁灭性的疾病。它通常影响40岁以下、肝脏健康的人。这篇论文的作者希望调查其他癌症是否也会导致液滴的流失，以及背后的分子机制是什么。他们的最终目标是设计一种治疗FLC的分子疗法——“任何东西，”Zhang说，“都可以帮助我们解决FLC患者未满足的需求。”
这项研究的作者包括朱莉娅·c·哈迪,艾米丽·h·池,杰西卡G.H. Bruystens,鑫,李Qingrong Daojia r·周马克斯那么坚强,杰拉尔德,丽莎,她开出崔Ha Neul李董,苏珊·s·泰勒Sohum梅赫塔金张圣地亚哥加州大学和爱荷华州大学的斯蒂芬·斯特拉克。
更多信息:Julia C. Hardy等，PKA - ri - α相分离的分子决定因素和信号传导效应，Molecular Cell(2024)。DOI: 10.1016 / j.molcel.2024.03.002
由加州大学圣地亚哥分校提供
引文:液滴塑造细胞对变化的反应，显示研究(2024,4月22日)，2024年4月22日检索自https://phys.org/news/2024-04-liquid-droplets-cells.html
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