研究揭示細(xì)胞有非基因組信息系統(tǒng)

美國(guó)莫菲特癌癥中心科學(xué)家一項(xiàng)新研究提出，細(xì)胞擁有一個(gè)此前未知的、獨(dú)立于基因組的信息處理系統(tǒng)，使它們能夠?qū)Νh(huán)境變化迅速作出反應(yīng)。相關(guān)論文發(fā)表于的《交叉科學(xué)》雜志。

  幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直將DNA視為細(xì)胞信息的來(lái)源。這個(gè)DNA藍(lán)圖指導(dǎo)細(xì)胞構(gòu)建蛋白質(zhì)并控制其基本功能運(yùn)作?，F(xiàn)在，莫菲特癌癥中心迪佩什·尼若拉團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種非基因組信息系統(tǒng)。這一系統(tǒng)能夠與DNA合作，使細(xì)胞能從環(huán)境中收集信息并對(duì)變化迅速作出反應(yīng)。

  這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是離子梯度在細(xì)胞膜上的作用。離子梯度由專(zhuān)門(mén)的泵維持，需要消耗大量能量來(lái)產(chǎn)生不同的跨膜電勢(shì)。

  研究人員認(rèn)為，這些梯度構(gòu)成一個(gè)巨大的信息庫(kù)，使細(xì)胞能夠持續(xù)監(jiān)測(cè)環(huán)境。當(dāng)細(xì)胞膜上某個(gè)點(diǎn)接收到信息時(shí)，它與離子特異性通道內(nèi)專(zhuān)門(mén)的門(mén)相互作用。這些門(mén)隨后開(kāi)啟，使離子沿預(yù)先存在的梯度流動(dòng)，形成通信通道。離子通量觸發(fā)膜附近的一連串事件，使細(xì)胞能夠分析并快速響應(yīng)信息。當(dāng)離子通量增大或延長(zhǎng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致微管和微絲自組裝成細(xì)胞支架。

  一般而言，細(xì)胞支架網(wǎng)絡(luò)為細(xì)胞提供機(jī)械支持，維持細(xì)胞形狀或幫助細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。但研究人員指出，細(xì)胞支架中的蛋白質(zhì)也是極好的離子導(dǎo)體，使細(xì)胞支架能夠作為一個(gè)動(dòng)態(tài)細(xì)胞內(nèi)布線網(wǎng)絡(luò)，將基于離子的信息從膜傳遞到線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞核等細(xì)胞器中。這個(gè)系統(tǒng)可在局部對(duì)特定信號(hào)作出快速反應(yīng)，也可對(duì)更廣泛環(huán)境變化產(chǎn)生反應(yīng)。

  這項(xiàng)研究挑戰(zhàn)了生物學(xué)中的隱含假設(shè)，即基因組是的信息來(lái)源。他們提出了一種全新的信息網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生存所需的快速適應(yīng)和復(fù)雜通信。這種信息系統(tǒng)可能深度參與了細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)，從而使多細(xì)胞生物得以發(fā)揮功能。