《Science》细胞经济学：论单细胞内部的mRNA分布

吞咽食物的时候，你想过肠道壁细胞的感受吗？根据最新《Science》文章，Weizmann研究所的科学家们已经找到了答案。

　　

生物通报道：

商业或工业生产时，也会遇到周转困境。为了适应需求，企业需要立即作出决定：将现有的所有资源投入旧设备或先倾尽所有购买适当的机器。后者看似是一种低效率的决策，但在某些情况下也可大大增加生产速度。

Shalev Itzkovitz博士和Weizmann分子细胞生物学系的科研人员发现，肠道壁内衬细胞迅速处理食物的策略恰恰是后者。

单层肠道壁细胞呈瘦长柱状，其中一个窄面与食物接触，另一面接壤血管，一面吸收营养物质，一面释放。科学家发现细胞两个面的信使RNA（mRNA）组成并不相同：大约30%的表达基因所产生的mRNAs要么出现在其中一面，要么出现在另一面。另外，两个面的核糖体（蛋白质生产器）容量也不相同：食物接触面核糖体数目是血管接触面的2倍，直接导致食物接触面的蛋白质生产效率高于另外一面。了解Polaris系统如何实现单细胞给药等单细胞定向捕获、处理与检测的技术奥秘请填写联系方式

荧光显微镜下两种不同基因的mRNA（分别显示红色和绿色）分布在细胞核（蓝色）的两端（纵向切面）

细胞横截面

科学家们进一步调查，当食物进入肠道时，肠内层的细胞会立即增加核糖体生产，特别是面向食物的一面。这一面的mRNAs数量也因此剧增，这里瞬时就变成了机器密集的生产车间，处理食物所需蛋白质的产量也由此提高。

当食物进入肠道时，肠内层的细胞立即通过增加核糖体的产生，特别是在面向细胞部分的食物中产生。为此，细胞向食物区发送大量的携带核糖体基因密码的基因。细胞的这一部分就变成了密集的生产车间，产生加工食物所需的蛋白质。

Itzkovitz解释说：“白天和夜晚的大部分时间里，排列在肠道壁上的细胞大都无所事事。当食物出现时它们必须立即行动。从DNA到新mRNA分子产出大约用时半小时。把编码蛋白质所需的mRNA运输到富含核糖体的一侧用时仅需几分钟。这一策略使它们能快速有效地处理食物。

生物学家通过实验发现了一个细胞“经济学”法则。鉴于肠内层细胞对营养吸收和身体保健的作用巨大，这项发现将具有重要医学意义。

下一步的可能研究包括：如果mRNA的转移失衡，即不能正确地运输到核糖体富集地带，是否会导致结肠炎、Crohn氏病、肠癌等肠道疾病？mRNA的转移在这些疾病中扮演什么角色？

原文标题：Global mRNA polarization regulates translation efficiency in the intestinal epithelium