科學發現：細胞通過“波動”交流
來源：環球科學
發布時間：2021-06-16
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科學發現：細胞通過“波動”交流
圖片來源：Pixabay
細胞通過晝夜不停地工作來傳遞、維持和控製生命的方方麵麵。正如人類一樣，交流是它們成功的關鍵。
每個重要的生物學過程都需要細胞間通過某種形式來交流，交流的對象不僅有它們最近的鄰居，也包括那些相距甚遠的細胞。目前的理解是，這種信息交換依賴於信號分子的擴散或細胞間的傳遞。
在一篇發表於《發育細胞》（Developmental Cell）的論文中，京都大學醫學研究生院的一個團隊報道了一種依靠“機械-化學”信號來控製細胞運動的新交流方式。該團隊聚焦於一條基本的通路——MAPK-ERK，或ERK通路，並由此解釋了單個細胞的運動如何觸發級聯反應來造成細胞整體的位移。
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該研究的領導人Tsuyoshi Hirashima解釋說：“細胞中的機械和生化信號是控製從內穩態、發育到疾病的任何過程的基礎。”
“我們從過去的實驗中知道ERK通路在細胞活動中的重要性，但它如何導致一群細胞繁殖的機製尚不清楚。”
MAPK/ERK非常基礎，甚至存在於所有細胞中，控製著從生長、發育到最終死亡的一係列細胞行為。當細胞表麵的受體蛋白與信號分子結合，這條通路就被激活，引發一係列蛋白級聯和貫穿細胞內部的反應。
實時顯像技術可以看到單個細胞內激活的ERK通路，該團隊由此觀察到了細胞運動的影響，他們發現了出人意料的結果：當細胞開始擴張自身時，ERK活性增加，導致細胞收縮。
Hirashima描述道：“細胞緊密相連地擠在一起，所以當一個細胞開始因ERK激活而收縮時，它會拉拽相鄰的細胞。”隨後導致周圍的細胞開始擴張，激活ERK引起收縮，進而引發拔河般的集體運動。
“研究人員曾假設細胞在ERK激活時擴張，所以我們的結果來得很出人意料。”
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該團隊將他們的觀察整合到數學模型中，並結合了定量的機械-化學調控參數。其結果解釋了實驗數據的一致性。
“我們的研究表明，ERK介導的機械-化學反饋係統產生了複雜的多細胞模式，這將為理解很多生物學過程提供新的原理，包括組織修複和腫瘤轉移，”Hirashima總結道。
翻譯：盧大山
審校：巢栩嘉
來源：京都大學
原文鏈接：https://phys.org/news/2020-07-cells.html


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