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研究发现细胞死亡通过触发波进行扩散
作者:互联网    日期:2018-08-13

       两只手向上挥动会产生一个又一个次声波,直到次声波在整个体育场里传播到很远的地方。这种滚动式激增是由一种或几种事件的活动所激发的,因而被称为触发波(trigger wave)。触发波需要两个主要因素:一个正反馈循环和一个阈值。
       人们之前已发现在细胞周期中,细胞通过分裂产生新的细胞,并且触发波能够调节新细胞的产生。神经元动作电位也是如此,这就允许神经元通过电脉冲传播信号。

       在一项新的研究中,Ferrell和博士后研究员Xianrui Cheng博士发现在细胞凋亡中,细胞死亡也是通过触发波进行扩散的。一旦细胞死亡开始启动(不论是疾病还是其他方式),细胞中的特定杀伤蛋白---蛋白酶caspase,全称为含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶---受到 激活。随后,这些蛋白通过漂浮与  其他的caspase接触并激活它们;这些其他的caspase也纷纷效仿直到整个细胞死掉。

       它以这种方式进行扩散,永不减速,永不消失。它的幅度并没有任何降低,这是因为在产生自身动力的每一步中,它通过将更多非活性的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。
       为了观察死亡对单个细胞的影响,研究人员使用了非洲爪蟾蛙的卵子。当细胞发生凋亡时,非洲爪蟾蛙的卵子具有较大的尺寸,这使它们成为肉眼观察死亡如何从细胞的一端扩散到另一端的主要候选对象。
       首先从卵子中提取出液体并将这种提取物加入到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。通过使用一种与细胞凋亡激活相关的荧光技术,这两名研究人员观察到当亮绿色的荧光以恒定速度向下移动时,这表明细胞凋亡通过触发 波进行传播,而不是通过其他的一些更基本的机制(比如扩散)进行传播。
       利用荧光显微镜进行观察是非常困难的,这是因为完整的非洲爪蟾蛙卵子是非常不透明的。然而,研究人员注意到当非洲爪蟾蛙卵子死亡时,一种色素沉着波纹(ripple of pigmentation)会在这种卵子的表面上发生。
       研究人员发现,在死亡过程中,一条 黑色的波纹像一条曲线一样从一侧到另一侧以恒定的速度穿过卵子。这个表面波的速度是恒定的并且没有减速,即这也会形成触发波。因此,为了进一步证实这一点,分析了单个死亡的卵子,每个经历过这种表面波的卵子都含有激活的蛋白酶caspase,而尚未经历过 这种表面波的卵子则不含有。总之,有更多的证据表明触发波也会在完整的细胞中传播细胞死亡信号。到目前为止,细胞凋亡是确定的唯一通过触发波进行传播的细胞死亡形式。
       研究人员正在研究触发波是否可能决定着我们的先天免疫反应在细胞间的传播方式。病毒通过触发波在细胞间传播,因此有理由认为初始免疫防御线也可能采用相同的策略。
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