来自约翰霍普金斯大学的细胞生物学家们,对导致细胞移动的机器的两个组成部分进行了梳理分析.他们发现,充当手来帮助细胞"爬行"的细胞突起(cellular projection),似乎总是由细胞内部的一个信息传递网络所触动.众所周知,在定向运动中这一网络是由细胞表面的传感蛋白响应外部信号所激活.现在他们了解到这一信息网络也是引起随机运动的原因:它可以自发性地自行激活.

    研究人员说,由于细胞运动对于从胚胎发育到伤口愈合及癌症转移等一切的事物皆至关重要,这项工作预计将对了解及操控这些生物学过程产生广泛的影响.他们指出,事实上这一信使蛋白网络发生缺陷与许多的癌症类型有关.这些研究结果在线发表在10月20日的《自然细胞生物学》(Nature Cell Biology)杂志上.

    约翰霍普金斯大学医学院细胞生物学系教授及主任Peter Devreotes 博士说:"以前认为这些信使蛋白只是参与了定向运动:没有它们,细胞只能通过自发形成这些手样的突起进行随机移动.现在我们知道这一信使蛋白网络激活也是随机运动的必要条件."

    根据Devreotes所说,环绕细胞内部边缘、纵横交错的蛋白质链网络是细胞机器的一个重要组件,正如它的名字"细胞骨架",赋予了细胞形状和结构.为了实现运动,这一网络必需在细胞的特定区域内构建自身,推动细胞膜向外生成手样的突起,能够"抓住"外部环境,拉动细胞向前.

    Devreotes说,细胞骨架听命于信使蛋白网络,后者与细胞外表面上的传感蛋白相连接.这些传感蛋白检测到来自身体其他部位的定向信号,将它们传递给信使蛋白,转而召集细胞骨架蛋白在正确的方向上生成了突起.

    在他们的实验中,Devreotes研究小组试图了解每个组件之间的关系.他说,一开始他们将细胞放在一种药物中进行孵育从而使细胞骨架丧失功能.毫不意外,这些细胞无法移动,但这一信使网络仍然存在自发反应.

    Devreotes解释说:"你可以将细胞视之为一艘划桨船,船上有几名船员和一名船长,船长坐在后排,操控方向舵,向船员喊话让他们的动作保持同步.如果将所有桨拿走(例如让细胞骨架丧失功能),无论船长怎样对船员吼叫,船也不会移动."

    组合利用遗传学和成像技术,该研究小组逐个使得这一系统的其他组件丧失功能,并观察了发生的事件.抑制信使蛋白(船长)显示细胞骨架每10秒钟有一阵"翻动"细胞膜的内部节律,但没有突起产生,因此细胞也不会移动."就好像没有船长,船员仍然可以划船,但每个人按不同的方向划,因此船还是停在原地,"研究的共同作者Chuan-Hsiang Huang说.

    基于传统的观点:随机和定向细胞运动都需要来自传感蛋白的信号,该研究小组预计当他们移除这些传感蛋白时他们将看不到运动.然而,他们发现这一信使网络是"易兴奋的".这就是说,没有传感蛋白或外部信号,信使蛋白仍然能够自己运作,告诉细胞骨架在这里或哪里构建突起,随机移动细胞."这种情况可以比喻成无舵之船.船长在那里协调船员划船,因此船能够移动,但却没有特定的方向,"共同作者Ming Tang说.

    Devreotes说,这项研究最令人感到兴奋之处在于它们与癌症转移相关."我们研究的几种信使蛋白被发现大量存在于癌症进展过程中,有可能导致的细胞运动改变与疾病的进展相关.我们现在知道了我们必须生成一些药物来靶向这些信使蛋白(而不只是传感蛋白)从而使得肿瘤细胞完全不能移动."