科学家们第一次观察到细胞复杂的信息传递系统

一项最新研究揭示了钙离子网络作为细胞内信使的复杂工作原理。该研究表明,信息在人体细胞内传递的方式与电脑芯片内的线路没什么不同。

据英国爱丁堡大学的研究人员称,这个“细胞范围的网络”利用一个微小的指导网络,在纳米尺度上传输信息,并为细胞传递活动和指令,比如放松或收缩肌肉。

钙离子(Ca2+)是我们细胞信息传递系统的基本组成部分,它们的信号对各种各样的工作都至关重要,包括细胞生长、死亡和运动。现在,研究人员对钙离子如何在细胞内传递信息进行了前所未有的深入研究。

你可能还记得课本上的动物细胞,看起来有点像麻袋,里面漂浮着各种叫做细胞器的结构,悬浮在一种叫做胞质溶胶的凝胶状物质中。

这些内部细胞组成了细胞质;到目前为止,人们一直认为钙离子通过细胞质来告诉细胞该做什么。但现在看来,他们的沟通似乎比这更有条理。

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细胞内的纳米资源。(University of Edinburgh)

研究人员发现钙离子有自己的“线路”网络:这些被称为纳米源,它们一路到达细胞核心的细胞核,控制哪些基因被释放和表达。

布线也不是静态的;随着细胞行为的改变,这些纳米资源可以相应地重新配置。

研究人员之一、细胞药理学家马克•埃文斯(Mark Evans)表示:“最引人注目的是,这个电路高度灵活,因为这个细胞范围的网络可以迅速重新配置,以一种由细胞核接收和传递的信息决定的方式,提供不同的输出。”

研究小组用大鼠细胞仔细研究了这一现象,并用电子显微镜精确地揭示了这些纳米资源是如何工作的。

研究人员解释说,这一系列携带钙离子的纳米资源的工作原理与计算机微处理器中使用碳纳米管的原理有些类似——尽管细胞似乎比碳纳米管更先进。

研究人员在他们发表的论文中解释说:“关键是,这个电路不是硬接线的,在细胞增殖过程中,它会根据不同的输出信号进行重构。”

埃文斯补充说:“这是任何人造微处理器或电路板都无法实现的。”

据研究小组称,更多地了解细胞如何处理指令可以帮助治疗各种健康问题,包括肺动脉高压甚至癌症的生长。

下一步是确切地了解钙离子如何作为编码在细胞中表达不同的基因;然后,也许我们可以开始深入这个过程。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

sciencealert

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