研究揭示细胞有非基因组信息系统
科技日报讯 (记者刘霞)美国莫菲特癌症中心科学家一项新研究提出,细胞拥有一个此前未知的、独立于基因组的信息处理系统,使它们能够对环境变化迅速作出反应。相关论文发表于最近的《交叉科学》杂志。
几十年来,科学家们一直将DNA视为细胞信息的唯一来源。这个DNA蓝图指导细胞构建蛋白质并控制其基本功能运作。现在,莫菲特癌症中心迪佩什·尼若拉团队发现了一种非基因组信息系统。这一系统能够与DNA合作,使细胞能从环境中收集信息并对变化迅速作出反应。
这项研究的重点是离子梯度在细胞膜上的作用。离子梯度由专门的泵维持,需要消耗大量能量来产生不同的跨膜电势。
研究人员认为,这些梯度构成一个巨大的信息库,使细胞能够持续监测环境。当细胞膜上某个点接收到信息时,它与离子特异性通道内专门的门相互作用。这些门随后开启,使离子沿预先存在的梯度流动,形成通信通道。离子通量触发膜附近的一连串事件,使细胞能够分析并快速响应信息。当离子通量增大或延长时,会导致微管和微丝自组装成细胞支架。
一般而言,细胞支架网络为细胞提供机械支持,维持细胞形状或帮助细胞运动。但研究人员指出,细胞支架中的蛋白质也是极好的离子导体,使细胞支架能够作为一个动态细胞内布线网络,将基于离子的信息从膜传递到线粒体、内质网和细胞核等细胞器中。这个系统可在局部对特定信号作出快速反应,也可对更广泛环境变化产生反应。
这项研究挑战了生物学中的隐含假设,即基因组是唯一的信息来源。他们提出了一种全新的信息网络,可实现细胞生存所需的快速适应和复杂通信。这种信息系统可能深度参与了细胞间信号传导,从而使多细胞生物得以发挥功能。