Cell：细胞内部的“隐形”调节器
2024-09-20 09:48:12
研究人员已经证明，生物凝析物的形成对细胞活动的影响远远超出了它们附近的范围。结果表明，它们可能是以前缺失的细胞调节其内部电化学的机制。这些内部控制，反过来，影响细胞膜，这使得这些不起眼的斑点影响全局特征和结果，比如对抗生素的耐药性。
生物化学研究主要聚焦于生命活动的核心机制，如蛋白质折叠、遗传活动和电信号通路，这些是理解疾病发生机制的关键。然而，一项发表在《细胞》杂志上的最新研究揭示了一种被忽视的细胞结构——生物凝聚体，它们可能在细胞功能中扮演着至关重要的角色。
生物凝聚体，也称为生物凝析物，是一种由细胞内密度差异引起的无膜细胞结构。它们在细胞内部形成隔室，类似于浮在水面上的油滴，但无需物理膜的界限。以往的研究已经表明，这些凝聚体能够通过分离或聚集特定的蛋白质和分子来调节它们的活性，甚至可能为细胞提供一种替代的能量来源。在9月10日发表的研究中，杜克大学和圣路易斯华盛顿大学的科学家们发现，生物凝聚体对细胞活动的影响远超其直接物理接触的范围。这项研究首次揭示了生物凝聚体可能是一种细胞内部调节电化学平衡的机制，这种调节作用甚至可以影响细胞膜的特性，进而影响细胞对抗生素的敏感性。杜克大学的Lingchong You教授指出，生物凝聚体与细胞的相互作用似乎存在一种“无线连接”，这种连接背后的电机制不仅展示了凝聚体的形成如何使细胞对某些抗生素产生耐受性，也揭示了它们对细胞功能的广泛影响。Alan L. Kaganov教授补充说，这些发现可能只是冰山一角，预计这些电位效应会在细胞行为中以多种方式表现出来。生物凝聚体的作用类似于海绵，它们在形成过程中吸收各种蛋白质、酶、离子和其他生物分子，同时排除其他分子。当它们捕获足够多的离子，导致带电不平衡时，这种电荷差异会反映在周围的细胞环境中，从而影响细胞膜的电势和细胞内的电化学环境。为了验证这一理论，研究人员对大肠杆菌进行了实验，通过施加压力或操纵基因表达来诱导生物凝聚体的形成。他们测量了细胞膜上的电荷，并观察了细胞对抗生素的反应。结果显示，凝聚体的形成导致细胞膜带有更多的负电荷，这直接影响了细胞与抗生素的相互作用。这项研究为理解细胞如何利用生物凝聚体来调节其功能提供了新的视角。尽管目前对细胞如何利用这种电位活动的具体机制尚不完全清楚，但这一发现无疑为未来的研究开辟了新的道路。生物凝聚体的发现和研究不仅丰富了我们对细胞内部结构和功能的理解，也为治疗疾病提供了新的潜在靶点。随着研究的深入，我们有望揭开更多关于这些细胞内部“隐形”调节器的秘密。
参考文献
Biomolecular condensates regulate cellular electrochemical equilibria
