研究发现在细胞凋亡中细胞死亡通过持续的波浪传播

在细胞内部，死亡经常像棒球比赛中的波浪一样发生。什么开始用两只手向天空翱翔，引发另一只手，另一只手，直到波浪在整个体育场内波涛汹涌。在一种或几种事物的活动的刺激下，这种滚动浪涌被称为触发波。斯坦福大学医学院的一项新研究发现，这种现象引导了一种最着名和最普遍的细胞死亡形式：细胞凋亡。

这不是第一次在生命的微观世界中发现触发波。细胞周期是细胞生物学的基石，细胞分裂生成新细胞，通过触发波调节生产。神经元动作电位也是如此，它允许神经元通过电脉冲传递信号。它可能不会在那里结束。

“这项工作是大自然如何利用这些触发波的另一个例子 - 大多数生物学家从未听说过的东西 - 一遍又一遍，”化学和系统生物学教授，博士，医学博士James Ferrell说。斯坦福大学的生物化学。“这是细胞调节中反复出现的主题。我敢打赌，我们很快就会开始在教科书中看到它。”

细胞死亡是一种比较容易理解的形式，细胞凋亡仍然使科学家神秘化。“有时我们的细胞在我们真的不想让他们说 - 在神经退行性疾病中死亡。有时我们的细胞不会死，当我们真的想要他们说 - 在癌症中，”费雷尔说。“如果我们想干预，我们需要了解细胞凋亡是如何被调节的。”

该研究将于8月10日发表在“科学”杂志上。费雷尔是资深作者。博士后学者，现任博士，是主要作者。

像野火一样蔓延

触发波需要两个主要元素：正反馈回路和阈值思考倒下的多米诺骨牌。一个多米诺骨牌倒在另一个上，并触发多米诺骨牌倒在下一个上。阈值是完全敲击瓷砖所需的力;只是羞于它的门槛的多米诺骨牌会摇摇晃晃地摇摆回到垂直位置，而达到门槛的多米诺骨牌会下降。凋亡细胞中的触发波由相同的现象控制。一旦细胞死亡开始，通过疾病或其他方式，细胞中的特定杀伤蛋白，称为半胱天冬酶，激活。然后这些蛋白质漂浮到其他半胱天冬酶并激活它们;那些人都会效仿，直到整个细胞必须装进去。

“它以这种方式传播，永不减速，永不消失，”费雷尔说。“它的振幅没有任何降低，因为它通过将更多非活性分子转化为活性分子，直到细胞凋亡扩散到细胞的每个角落和裂缝，从而产生自身动力的每一步。”

为了了解死亡对单个细胞的影响，Cheng和Ferrell使用非洲爪蟾蛙卵。一个卵子是一个细胞，随着细胞的进入，它们是巨大的，使它们成为观察死亡如何从细胞的一端扩散到另一端的主要候选者，这可以用肉眼完成。

首先，两位科学家从鸡蛋中取出液体并将其插入几毫米长的特氟龙管中，并通过分子“死亡信号”启动细胞凋亡。通过使用与细胞凋亡激活相关的荧光技术，Ferrell和Cheng可以观察到亮绿色的光芒以恒定速度向下移动，表明细胞凋亡通过触发波传播，而不是其他一些更基本的机制。例如扩散，它在移动时减速。

问题是，细胞凋亡是否也像细胞一样自然发生?

转向荧光显微镜这里证明更加困难，因为完整的青蛙卵是非常不透明的。然而，Cheng和Ferrell注意到，当青蛙卵死亡时，鸡蛋表面会出现一种色素沉着的波纹。科学家们发现，在死亡过程中，一条黑色的涟漪像一条曲线一样，从一侧到另一侧以恒定的速度穿过鸡蛋。这个表面波的速度是恒定的并且没有减速，它们也会在这里触发波浪。因此，为了进一步证实，他们分析了个体垂死的卵：每个经历过这种表面波的卵都含有活化的半胱天冬酶，而尚未经历波浪的卵则没有 - 更多证据表明触发波也会在完整的细胞中传播细胞死亡。

一波触发波

到目前为止，细胞凋亡是确定触发波的唯一形式的细胞死亡，但是费雷尔正在研究生物学中的其他过程，看看连续波可能起作用。

现在，他们正在研究触发波是否可能导致我们的先天免疫反应如何从细胞传播到细胞。病毒通过触发波从一个细胞传播到另一个细胞，所以我们最初的免疫防御线可能采用相同的策略是有道理的。

“我们拥有关于各种生物中蛋白质和基因的所有信息，我们正试图了解反复出现的主题是什么，”费雷尔说。“我们表明，远程通信可以通过触发波实现，触发波取决于正反馈回路，阈值和空间耦合机制等。这些成分在生物调节中遍布各处。现在我们想知道其他地方触发发现了波浪。“

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。