一个短暂的神奇现象,让细胞免受环境压力影响

【字体: 时间:2017年06月23日 来源:

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  密歇根大学生命科学研究所发现了一种快速反应新机制,在免疫系统工作前帮助机体免受环境压力影响。6月21日《Journal of Cell Biology》报道,细胞有两股应激反应救火员。一股负责第一时间拉响警铃,一股大部队负责响应信号。

  

生物通报道:

酵母是细胞生物学研究常用的单细胞生物。科学家在酵母细胞内发现了一种反应更快的机制——一种信号脂质能瞬时产生极其微量的、寿命短暂的刺。

研究人员首先把酵母放到高盐环境中,这是一个高渗透压环境压力。短短几分钟内,每个酵母细胞纷纷燃放信号级联反应,目的是激活一种关键蛋白酶,Hog1。接下来Hog1从细胞质进入细胞核,促进基因表达变化。基因表达变化需30分钟到1小时才能被检测到,最多需2小时才能完全发挥活性。

通常情况,当细胞处于应激条件下, “适应机制”就开始启动,触发响应基因表达,使细胞生产新蛋白应对压力。

与此同时,研究人员还观察到由酵母液泡(细胞器的一种,相当于复杂生物体的溶酶体)生产的PI3,5P2信号脂质却瞬间产生了尖刺。

“1分钟之内,你发现这种脂质长高了5倍,”本文通讯作者Lois Weisman说。“5分钟内,长高20倍。随后,我们没做任何事情,它就停滞下来,原地下降。”

普通酵母在高盐/高渗环境下生活4小时绝对不成问题。但是当科学家把酵母的这项能力“短路”后,酵母悲剧地屈服于环境压力了。

研究人员用遗传操作敲断了前文提到的Hog1通路(长时反应途径),30%细胞死掉了,但是仍有70%细胞好好的活着。

相反,当研究人员摧毁PI3,5P2生成途径后,却有80%细胞死了。

“所以我们明白了,在基因表达开始之前,细胞也做了些保护性工作,”Weisman说。“如果不是这种瞬时保护反应机制,大多数细胞难逃一死。”

“我们第一次发现有比基因表达更快的早期保护机制,”博后一作Natsuko Jin说。“这种关键途径很可能也被人类和其他哺乳动物进化保留,广泛地响应不同类型的细胞应激。”

PI3,5P2为何能对细胞产生有益作用,目前尚不清楚。Jin调查了信号脂质的上游调控因子,发现它们从时间和空间上都与Hog1通路不同。

什么原因导致了刺突?这些小尖刺们起什么生理作用?科学家们表示不知道,问题仍有待研究。

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酵母液泡主要作用是储存细胞内代谢产物,如酶、无机盐等生长必须物质,酵母液泡能调节渗透压和生长活性,与酵母适应能力有关。在日常培养中如果温度高,酵母液泡会特别大。

原文标题:Early protection to stress mediated by CDK-dependent PI3,5P2 signaling from the vacuole/lysosome

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