分子形成凝胶，帮助细胞感受和应对压力

根据芝加哥大学的科学家最新研究，细胞内特定的蛋白质感受到环境中的威胁性变化，如热或饥饿，并引发适应性反应，帮助细胞在压力条件下继续发挥功能和生长。

当细胞受到应激，如热或饥饿时，细胞内的蛋白质和RNA分子组形成团块。长期以来，这些团块被认为是细胞损伤的标志，堆积如山的熔化的功能失调的分子需要被丢弃。这与在许多人类神经系统疾病如阿尔茨海默病，帕金森病和肌萎缩侧索硬化症（ALS）中的观察相一致，蛋白质的团块在垂死的神经细胞中积累。

在新的研究，发表2017年3月9日在Cell杂志，D.阿伦·德拉蒙德博士及其同事证明，一个分子被称为多聚（A）结合蛋白（PAB1）形成团块响应于应激条件出芽酵母内细胞，当只有蛋白质在试管中分离时。看起来像团块，而不是水凝胶，像果冻或牙膏，在显微镜下显示为圆形的水滴。最重要的是，当研究人员干扰活细胞中与应激相关的水凝胶的形成时，这些细胞就无法应对压力。换句话说，水凝胶的形成不是破坏，而是适应性反应。

德拉蒙德说：“这似乎是一个有组织的紧急程序，就像一个火灾警报，当人们离开正常的工作，并在特定的地方大型集体收集，没有受到伤害，避免危险。 UChicago生物化学与分子生物学系和人类遗传学系。当这些分子聚集成大团体形成凝胶时，他们不仅仅是为了保护，而是要做关键的工作，比如打电话给消防员和护理人员。

这项研究是Drummond和Tobin Sosnick博士，生物化学和分子生物学系主任，由两位研究生，生物物理学家Joshua Riback和生物化学家Chris Katanski带领的五年合作的结果。

细胞油和醋

近年来，大量的研究集中在蛋白质液体和水凝胶的形成上，以此作为细胞组织和改造的方式。在一个叫“相分离”的过程中，两种混合的液体分离出来，就像沙拉酱中的油和醋一样。为了使相分离发生，先前的研究通常使用极端的试管条件（高浓度的蛋白质或添加剂）。新的UChicago研究表明，正常水平的Pab1可能会发生相分离 - 如果遇到伴随着细胞压力的温度或pH变化。

德拉蒙德说：“令人惊讶的是，我们实际上并不知道这些细胞如何感觉到它变得更热。动物使用温度感应神经通道，但酵母细胞缺乏这些通道。Drummond说：“这种相分离过程的温度敏感性远远超过了所描述的任何其他分子温度传感系统。“我们怀疑这种细胞感受热和其他环境变化的分子机制将是普遍的。”

德拉蒙德和他的同事们正在继续研究这种相分离过程如何帮助细胞克服压力。在本文中，研究人员认为这可能是因为当Pab1在应激反应过程中释放特定的信使RNA时，会触发这些mRNA的翻译，从而编码新的应激反应蛋白质，帮助细胞生长。

研究人员也在研究Pab1的水凝胶液滴如何分散回各个分子中。了解相分离的逆转可以为过程如何出错提供线索。例如，在神经退行性疾病如阿尔茨海默病或ALS中，神经细胞中蛋白质团块的存在可能表明相分离过程开始是对压力的保护性应答，但是出现了一些问题，并且阻止了细胞恢复到正常状态。

德拉蒙德说：“这是有用的第一个例子。” “这些研究得到了细胞如何利用大量分子群的可逆形成来实现重要功能的更广泛的问题，以及这些好的聚集过程如何可能会失灵，从而导致聚集发生紊乱的疾病。

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