负责信号细胞加油的分子维修人员

在IndyCar比赛期间，进站人员通常会在10秒内为汽车加油，更换车轮并对赛车进行小修。在这短短的时间内，十几个人以高度协调的方式迅速工作，以非凡的效率完成一系列任务。

但是我们细胞中分子通路的效率和协调性通常超过了进站人员所能达到的效果。举例来说，当光线照射到视网膜时眼睛中发生的事件 - 数百万个信号在一秒钟内开始一连串的分子比例。以此速率，视网膜细胞可在短短几秒内耗尽信号分子。然而，令人难以置信的效率的细胞过程通过快速重新合成必需分子来保持信号系统的进行。

细胞如何协调并实现这一现象，是班加罗尔国家生物科学中心(NCBS)的Raghu Padinjat团队十多年来一直在研究的难题。现在，该团队发现了另一个信号难题 - 他们已经确定了一组三种蛋白质，负责帮助该途径在细胞中有效运作。

该研究小组的研究人员表明，PI4KIIIα(磷脂酰肌醇4-激酶IIIα)以及鲜为人知的蛋白质Efr3和TTC7对于维持细胞表面膜上脂质分子PIP2的水平至关重要。对于期间产生分子信使重要细胞信号传导。

磷脂酶C(PLC)途径是细胞中广泛存在的信号系统，用于响应刺激如激素，神经递质甚至气味和光来传递信息。例如，在眼睛中，落在视网膜细胞表面膜上的光激活膜结合的PLC，其将PIP2分裂成在细胞内传递信息的第二信使;这是信号级联的第一步，它融入了我们的视觉感受。

在该信号传导过程中，视网膜细胞表面膜中的PIP2池快速用完，并且分子的恒定再供应对于维持信号系统是必需的。在此，分子PI4P(磷脂酰肌醇4磷酸)的表面膜水平是至关重要的，因为PI4P是PIP2合成的关键前体。PI4P又由磷脂酰肌醇激酶(PI4Ks)合成，其中有3种已知形式-PI4KIIIα，PI4KIIIβ和PI4KIIβ。使用果蝇，果蝇作为模型，Padinjat的团队已经证明PI4KIIIα是在信号传导过程中维持PI4P水平的同种型。在其眼睛中具有非常低水平的该酶的突变果蝇显示出对光的非常低的响应。发现PI4KIIIα缺陷型果蝇对光缺乏反应是由于果蝇视网膜细胞表面膜上PIP2的消耗 - 这证实了PI4KIIIα在维持细胞表面膜中PIP2水平中的重要作用。除此之外，该研究还发现PI4KIIIα与其他两种蛋白Efr3和TTC7共同作用，以维持PI4P水平。就像在比赛期间维修人员加油车一样，Efr3，TTC7和PI4KIIIα共同作用，用所需数量的PIP2快速加油信号传感器，以保持信号传递。群组'

“复合体的其中一个组成部分Efr3的遗传变异与人类的自闭症谱系障碍有关。虽然自闭症等神经发育障碍是一个重要的健康问题，但大脑中导致这种大脑的神经细胞功能的改变。人类的大脑是一个非常复杂的器官，通过像果蝇这样的简单模型来理解它的功能可以提供大量的信息。因此，这项研究可以提供对人脑功能发育障碍的分子病理学的见解， “执行这项工作的NCBS研究实验室负责人Raghu Padinjat说。

与正常方法学有趣的偏差，这项工作使用最先进的质谱(MS)来测量细胞膜中的PI4P和PIP2水平。“通常，像我们这样的研究使用脂质结合荧光探针测量PI4P和PIP2水平，但在这里，我们使用MS测量了这些低丰度脂质，”Sruthi Balakrishnan说，他是一篇描述这些结果的出版物的第一作者。。她还指出，MS提供定量数据，补充基于荧光成像的方法，提供空间分辨信息。

“在NCBS上拥有最先进的中央MS设施，使我们能够获得关于这种途径如何运作的秘密的定量见解”，Padinjat补充说。

“发现PI4KIIIα有助于维持表面膜PIP2水平填补了我们对PIP2代谢和PLC信号传导的理解的一个主要空白，”Balakrishnan说。“此外，由于这两个过程在生物体内高度保守，并且存在于许多细胞类型中，因此我们在果蝇中的工作实际上可以告诉我们很多关于这些途径甚至在人体细胞中，”她补充道。

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