從歷史上看，大多數(shù)生物化學(xué)研究都集中在維持生命運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器的明顯齒輪上。折疊蛋白、遺傳活動(dòng)和電信號(hào)通路是發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致疾病的不規(guī)則性的最容易的目標(biāo)。
然而，最近的研究指出，一種不同類型的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可能起著同樣重要的作用。這些結(jié)構(gòu)被稱為生物凝聚體，它們的存在是因?yàn)槊芏鹊牟煌?，就像浮在水中的油滴一樣，它們在?xì)胞內(nèi)部形成隔室，而不需要膜的物理邊界。
先前的研究表明，這些斑點(diǎn)可以將某些蛋白質(zhì)和分子分離或聚集在一起，阻礙或促進(jìn)它們的活性。他們還透露，這些結(jié)構(gòu)提供了一種替代能源，可能為生物化學(xué)的某些方面提供動(dòng)力。
然而，這些結(jié)果集中在凝析油本身附近產(chǎn)生的影響上。研究人員還沒有確定它們在物理結(jié)構(gòu)之外可能影響生物化學(xué)的方式。
現(xiàn)在，在9月10日發(fā)表在《細(xì)胞》(Cell)雜志上的一項(xiàng)新研究中，來自杜克大學(xué)(Duke University)和圣路易斯華盛頓大學(xué)(Washington University in St. Louis)的研究人員表明，生物凝析物的形成對(duì)細(xì)胞活動(dòng)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它們附近的范圍。結(jié)果表明，它們可能是以前缺失的細(xì)胞調(diào)節(jié)其內(nèi)部電化學(xué)的機(jī)制。這些內(nèi)部控制，反過來，影響細(xì)胞膜，這使得這些不起眼的斑點(diǎn)影響全局特征和結(jié)果，比如對(duì)抗生素的耐藥性。
杜克大學(xué)James L. Meriam生物醫(yī)學(xué)工程特聘教授Lingchong You說:“我們的研究表明，凝結(jié)物對(duì)細(xì)胞的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了直接的物理接觸，幾乎就像它們與細(xì)胞與環(huán)境的相互作用有一種無線連接。除了展示這種連接背后的電機(jī)制外，我們還證明了凝聚物的形成可以使細(xì)胞對(duì)某些類型的抗生素更耐受，而對(duì)其他類型的抗生素更敏感。”
“這可能只是冰山一角，”杜克大學(xué)Alan L. Kaganov杰出生物醫(yī)學(xué)工程教授Ashutosh Chilkoti補(bǔ)充道。“我們預(yù)計(jì)這些電位效應(yīng)會(huì)通過細(xì)胞行為以各種各樣的方式表達(dá)出來。”
冷凝物的作用有點(diǎn)像海綿，在形成時(shí)吸收各種蛋白質(zhì)、酶、離子和其他生物分子，同時(shí)排除其他生物分子。如果它們在胞室中捕獲了足夠多的離子，使其帶正電荷或負(fù)電荷，這種不平衡必然會(huì)反映在它們周圍的細(xì)胞環(huán)境中。
這種靜電活動(dòng)為生物凝聚物的形成提供了一個(gè)手柄，從而影響細(xì)胞膜的電勢和細(xì)胞內(nèi)的電化學(xué)環(huán)境。由于這些環(huán)境因素對(duì)許多生物過程至關(guān)重要，它為這些不起眼的斑點(diǎn)提供了一種機(jī)制，可以直接影響細(xì)胞與周圍環(huán)境的相互作用。
生物醫(yī)學(xué)工程助理教授、圣路易斯華盛頓大學(xué)生物分子凝聚中心成員Yifan Dai解釋說:“即使是少量的這些凝聚體集中分布在遠(yuǎn)離細(xì)胞膜的地方，也會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而改變這種整體特性。這篇論文表明，這些影響是無法逃避的。只要這些微小的斑點(diǎn)形成，許多事情都會(huì)受到影響，甚至是全球范圍內(nèi)的基因調(diào)控。當(dāng)我看到這一點(diǎn)時(shí)，我感到非常震驚。”Yifan Dai是杜克大學(xué)的博士后研究員，他在杜克大學(xué)進(jìn)行了這項(xiàng)研究。
為了證明這一點(diǎn)，研究人員努力證明這種現(xiàn)象會(huì)影響細(xì)菌與某些抗生素相互作用的生存能力。研究人員通過對(duì)大腸桿菌菌落施加恰到好處的壓力，或者通過操縱凝結(jié)物形成蛋白的基因表達(dá)，使它們形成內(nèi)部凝結(jié)物。然后，他們測試了細(xì)胞膜上產(chǎn)生的電荷，并將它們暴露在抗生素中。
結(jié)果表明，凝聚物的形成導(dǎo)致一些細(xì)胞膜帶更多的負(fù)電荷，這直接影響到細(xì)胞是否與抗生素反應(yīng)，因?yàn)樗鼈円彩菐щ娏Ｗ印５芯咳藛T表示，這只是這條研究路線的開始，因?yàn)樵S多生化過程都依賴于細(xì)胞膜內(nèi)的電位。
“我們的工作揭示了凝聚物在調(diào)節(jié)整體細(xì)胞生理中的作用，雖然我們還沒有對(duì)細(xì)胞如何利用這種活動(dòng)來調(diào)節(jié)它們的功能有一個(gè)具體的機(jī)制理解，但它確實(shí)發(fā)生了，這是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。”
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-9/20240913034202049.htm） | 
