來自約翰霍普金斯大學的細胞生物學家們,對導致細胞移動的機器的兩個組成部分進行了梳理分析.他們發(fā)現(xiàn),充當手來幫助細胞"爬行"的細胞突起(cellular projection),似乎總是由細胞內部的一個信息傳遞網絡所觸動.眾所周知,在定向運動中這一網絡是由細胞表面的傳感蛋白響應外部信號所激活.現(xiàn)在他們了解到這一信息網絡也是引起隨機運動的原因:它可以自發(fā)性地自行激活.

    研究人員說,由于細胞運動對于從胚胎發(fā)育到傷口愈合及癌癥轉移等一切的事物皆至關重要,這項工作預計將對了解及操控這些生物學過程產生廣泛的影響.他們指出,事實上這一信使蛋白網絡發(fā)生缺陷與許多的癌癥類型有關.這些研究結果在線發(fā)表在10月20日的《自然細胞生物學》(Nature Cell Biology)雜志上.

    約翰霍普金斯大學醫(yī)學院細胞生物學系教授及主任Peter Devreotes 博士說:"以前認為這些信使蛋白只是參與了定向運動:沒有它們,細胞只能通過自發(fā)形成這些手樣的突起進行隨機移動.現(xiàn)在我們知道這一信使蛋白網絡激活也是隨機運動的必要條件."

    根據(jù)Devreotes所說,環(huán)繞細胞內部邊緣、縱橫交錯的蛋白質鏈網絡是細胞機器的一個重要組件,正如它的名字"細胞骨架",賦予了細胞形狀和結構.為了實現(xiàn)運動,這一網絡必需在細胞的特定區(qū)域內構建自身,推動細胞膜向外生成手樣的突起,能夠"抓住"外部環(huán)境,拉動細胞向前.

    Devreotes說,細胞骨架聽命于信使蛋白網絡,后者與細胞外表面上的傳感蛋白相連接.這些傳感蛋白檢測到來自身體其他部位的定向信號,將它們傳遞給信使蛋白,轉而召集細胞骨架蛋白在正確的方向上生成了突起.

    在他們的實驗中,Devreotes研究小組試圖了解每個組件之間的關系.他說,一開始他們將細胞放在一種藥物中進行孵育從而使細胞骨架喪失功能.毫不意外,這些細胞無法移動,但這一信使網絡仍然存在自發(fā)反應.

    Devreotes解釋說:"你可以將細胞視之為一艘劃槳船,船上有幾名船員和一名船長,船長坐在后排,操控方向舵,向船員喊話讓他們的動作保持同步.如果將所有槳拿走(例如讓細胞骨架喪失功能),無論船長怎樣對船員吼叫,船也不會移動."

    組合利用遺傳學和成像技術,該研究小組逐個使得這一系統(tǒng)的其他組件喪失功能,并觀察了發(fā)生的事件.抑制信使蛋白(船長)顯示細胞骨架每10秒鐘有一陣"翻動"細胞膜的內部節(jié)律,但沒有突起產生,因此細胞也不會移動."就好像沒有船長,船員仍然可以劃船,但每個人按不同的方向劃,因此船還是停在原地,"研究的共同作者Chuan-Hsiang Huang說.

    基于傳統(tǒng)的觀點:隨機和定向細胞運動都需要來自傳感蛋白的信號,該研究小組預計當他們移除這些傳感蛋白時他們將看不到運動.然而,他們發(fā)現(xiàn)這一信使網絡是"易興奮的".這就是說,沒有傳感蛋白或外部信號,信使蛋白仍然能夠自己運作,告訴細胞骨架在這里或哪里構建突起,隨機移動細胞."這種情況可以比喻成無舵之船.船長在那里協(xié)調船員劃船,因此船能夠移動,但卻沒有特定的方向,"共同作者Ming Tang說.

    Devreotes說,這項研究最令人感到興奮之處在于它們與癌癥轉移相關."我們研究的幾種信使蛋白被發(fā)現(xiàn)大量存在于癌癥進展過程中,有可能導致的細胞運動改變與疾病的進展相關.我們現(xiàn)在知道了我們必須生成一些藥物來靶向這些信使蛋白(而不只是傳感蛋白)從而使得腫瘤細胞完全不能移動."