一种新发现的细胞死亡方式

有些细胞是活着的，有些是死的。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的连接细胞是生物学家青睐的模式生物，是注定要终止的。这个细胞有助于确定雄性蠕虫中性腺的形状 - 然后它会在两天后死亡，就像蠕虫从幼虫过渡到成虫一样。这种程序性细胞死亡是动物发育的正常部分，但支撑它的遗传和分子机制尚未得到解决。

以Shai Shaham为首的洛克菲勒大学发育遗传学实验室的科学家此前已表明，这种连接细胞不会通过细胞凋亡而过期，细胞凋亡是一种更常被研究的程序性细胞死亡形式。“关于这种死亡过程的一切都与细胞凋亡不同，”他说。“它在显微镜下看起来不同，它需要不同的基因，并且它具有不同的动力学。”

已经在组织培养皿的人工环境中观察和描述了许多细胞死亡的方法，但是在生物体中没有。现在，Shaham实验室已经能够研究导致蠕虫中连接体细胞死亡的分子机制。他们在eLife报道的研究结果表明，接头细胞新发现的死亡过程类似于导致某些神经退行性疾病患者神经元或神经元部分丧失的过程。

旧蛋白质的新角色

为了找出导致接头细胞死亡的分子过程，Shaham团队在蠕虫中随机引入突变，然后搜索其中接头细胞存活时间超过正常的动物。他们发现了许多延长接头细胞存活的突变，包括影响HSF-1功能的突变，HSF-1是一种已知可以保护细胞免受热等生理应激影响的蛋白质。

“通常在细胞中发挥保护作用的HSF-1被发现是这种细胞死亡的关键调节因子，这是一个很大的惊喜，”Shaham指出。他的实验室发现蛋白质在细胞中执行两个独立的任务，彼此独立。因此，当具有正常功能性HSF-1的蠕虫在高温下升高时，它们的接头细胞存活时间比通常更长 - 可能是因为蛋白质一直忙于保护细胞免受热量影响，因此无法促进连接细胞死亡。

HSF-1通过激活细胞中蛋白质破坏机械装置的特定组分(称为遍在蛋白蛋白酶体系统)来杀死连接细胞。先前已经显示该机器的组分中的突变影响果蝇和小鼠中神经元延伸的降解，表明新的蠕虫途径可以广泛使用。

其他系统中的程序性细胞死亡

细胞凋亡是程序性细胞自杀的一种形式，很好地描述了 - 科学家知道哪些分子诱导它，哪些分子抑制它，以及细胞发生时发生的过程。然而，阻断小鼠细胞凋亡似乎对整体小鼠发育几乎没有影响。“考虑到生长过程中细胞死亡的普遍程度，这是一个令人惊讶的观察结果，”Shaham指出。“这表明其他杀死细胞的方法可能存在，我们对此知之甚少。”

在一些疾病状态中也观察到非凋亡性细胞死亡。在目前的研究中，研究人员发现在蠕虫发育过程中剔除接头细胞的过程类似于大鼠正常发育过程中脑神经元死亡的方式，以及患有亨廷顿病和其他神经退行性疾病的人。它也让人联想到神经细胞被切断时所见的神经细胞死亡，就像它们在脊髓损伤期间所做的那样。

基于他们最近在蠕虫中的发现，Shaham及其同事希望了解促进蠕虫中接头细胞死亡的蛋白质的人类对应物是否可能参与神经变性。如果情况确实如此，这些蛋白质可能成为未来药物的目标，可以减缓亨廷顿舞蹈病的进展，或者帮助人们在脊髓损伤后恢复活动能力。

“例如，如果我们在死亡时强调神经细胞，那么HSF-1蛋白被迫进入保护模式而不是细胞杀死模式，也许我们可以减缓它们的死亡，”Shaham推测道。

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