密歇根大学生命科学研究所发现了一种快速反应新机制，在免疫系统工作前帮助机体免受环境压力影响。6月21日《Journal of Cell Biology》报道，细胞有两股应激反应救火员。一股负责第一时间拉响警铃，一股大部队负责响应信号。   

 

酵母是细胞生物学研究常用的单细胞生物。科学家在酵母细胞内发现了一种反应更快的机制——一种信号脂质能瞬时产生极其微量的、寿命短暂的刺。

 

研究人员首先把酵母放到高盐环境中，这是一个高渗透压环境压力。短短几分钟内，每个酵母细胞纷纷燃放信号级联反应，目的是激活一种关键蛋白酶，Hog1。接下来Hog1从细胞质进入细胞核，促进基因表达变化。基因表达变化需30分钟到1小时才能被检测到，最多需2小时才能完全发挥活性。

 

通常情况，当细胞处于应激条件下， “适应机制”就开始启动，触发响应基因表达，使细胞生产新蛋白应对压力。

 

与此同时，研究人员还观察到由酵母液泡（细胞器的一种，相当于复杂生物体的溶酶体）生产的PI3,5P2信号脂质却瞬间产生了尖刺。

 

“1分钟之内，你发现这种脂质长高了5倍，”本文通讯作者Lois Weisman说。“5分钟内，长高20倍。随后，我们没做任何事情，它就停滞下来，原地下降。”

 

普通酵母在高盐/高渗环境下生活4小时绝对不成问题。但是当科学家把酵母的这项能力“短路”后，酵母悲剧地屈服于环境压力了。

 

研究人员用遗传操作敲断了前文提到的Hog1通路（长时反应途径），30%细胞死掉了，但是仍有70%细胞好好的活着。

 

相反，当研究人员摧毁PI3,5P2生成途径后，却有80%细胞死了。

 

“所以我们明白了，在基因表达开始之前，细胞也做了些保护性工作，”Weisman说。“如果不是这种瞬时保护反应机制，大多数细胞难逃一死。”

 

“我们第一次发现有比基因表达更快的早期保护机制，”博后一作Natsuko Jin说。“这种关键途径很可能也被人类和其他哺乳动物进化保留，广泛地响应不同类型的细胞应激。”

 

PI3,5P2为何能对细胞产生有益作用，目前尚不清楚。Jin调查了信号脂质的上游调控因子，发现它们从时间和空间上都与Hog1通路不同。

 

什么原因导致了刺突？这些小尖刺们起什么生理作用？科学家们表示不知道，问题仍有待研究。

 

酵母液泡主要作用是储存细胞内代谢产物，如酶、无机盐等生长必须物质，酵母液泡能调节渗透压和生长活性，与酵母适应能力有关。在日常培养中如果温度高，酵母液泡会特别大。

 

（本文转载生物通）