细胞利用“噪音”决定命运

　　

生物通报道：电噪声，如附近有雷击时AM收音机里的噼啪声，这对电设备是种损害。但在细胞中，一种相似的生物“噪音”却是有益的，能够帮助细胞从一种状态转换到另一种状态。得克萨斯大学西南医学研究中心的研究人员最近发现。详细研究内容刊登于3月22日《Science》。

药理学副教授Gürol Süel说他们的研究代表了“一种新的范例”，不仅对生理无害，反而细胞噪音有重要的功能，如促进干细胞特化。

电噪音是所有电循环的一种多余的信号特征，比如经过循化成分的电循化的随机波动。相似的，在每个活细胞内部，都有无数的“遗传回路，”每个遗传回路由不同的生化反应组成。这些反应中的随机性会产生生物噪音，专业术语是指随机波动（stochastic fluctuations）。

Süel说，生物系统的噪音是一种生命现实，尽管每个细胞都有相似的处于活化状态的基因，相似的遗传回路，但在这些基因产生的各种蛋白的量仍有细微差别，每个循环成分的量中仍有些波动。没有两个细胞的化学成分是完全相同的。

大多数研究人员认为细胞中这些波动的随意性会妨碍生物系统的稳定运转。而Süel研究小组认为，一个特定遗传回路的噪音也许是有益的，与控制细胞命运的过程有关。

为了确定噪音的生物学作用，研究人员分析了一个控制细菌细胞状态转化——分化的遗传回路。这种分化类似于人类干细胞的特化。

经过一系列理论计算和实践，研究人员发现他们研究的特定回路似乎在这种细菌中进化为，放大细胞噪音。Süel与其同事认定，通过削弱细菌细胞中的噪音水平，他们能够抑制细胞转化状态，本质上“改变”细胞行为。

“细胞噪音的振幅于刺激分化的可能性有关，”Süel说，“有证据现实，遗传回路利用噪音驱动生理过程。”

代表性地，研究人员分别检测基因和蛋白试图确定它们在细胞中的功能。然而，Süel博士更倾向于检测一个电回路中的每个电容器或开关，试图弄清循环中的电装置的功能。

“我们的研究提供了一个系统水平上观察基因回路整体工作的机制。”Süel博士说下一步他们打算解开遗传回路的理论设计基础，以及不同回路间相互作用在调节复杂生理过程，如多能干细胞分化中的作用。（生物通记者 小粥）