在细胞凋亡,细胞死亡通过保持电波传播

经常出现细胞内,死亡像一个墨西哥波。

什么开始向上用力地挥动双手提示另一个,另一个,直到浪潮已经波及广泛在整个体育场。这种滚动飙升,受一个或几件事的活动,被称为触发器波。一项新的研究的斯坦福大学医学院的发现,这种现象引导的一个最著名的和广泛的细胞死亡形式:细胞凋亡。

这不是第一次触发波已确定在生活的缩影。细胞周期,细胞生物学,细胞分裂的基石使新细胞,通过触发波调节生产。神经元动作电位,使神经元通过通过电脉冲信号。它可能并没有结束。

“这项工作的另一个例子是自然利用这些触发电波——大多数生物学家从来没听说过的东西——一遍又一遍,”詹姆斯·法瑞尔说,医学博士,博士,教授,斯坦福大学化学和系统生物学和生物化学。“这是一个反复出现的主题在细胞监管。我敢打赌,我们很快就会开始看到教科书。”

一个更好的理解形式的细胞死亡,细胞凋亡仍然设法让科学家困惑不已。“有时我们的细胞死亡,当我们真的不希望他们——比如说,在神经退行性疾病。有时我们的细胞不会死当我们真的想让他们说,癌症,”法瑞尔说。“如果我们想要干预,我们需要了解细胞凋亡调控。”

像野火一样传播

触发波需要两个主要元素:一个正反馈循环和一个阈值——认为骨牌。一个domino崩溃在另一个和触发多米诺骨牌到下一个。阈值所需的力完全敲瓷砖;domino略低于阈值的摇晃和岩石回到垂直位置,而一个达到阈值会下降。

引发一波凋亡细胞都是由相同的现象。一旦启动细胞死亡,疾病或其他东西,具体的杀手细胞中的蛋白质,叫做还存在,激活。这些蛋白质然后浮动还存在其他激活;这些效仿直到整个单元必须停止。

“它以这种方式传播,从来没有放缓,从不彼得斯,”法瑞尔说。“不让任何低振幅,因为在漫漫长路的每一步是生成自己的动力转换不活跃分子更活跃分子,直到细胞凋亡细胞已经扩散到每一个角落和缝隙。”

看看死亡接管一个单细胞,程和法瑞尔使用非洲爪蟾蜍青蛙卵。一个鸡蛋是一个单一细胞,细胞,这些都是巨大的,最有可能让他们观察死亡利差从细胞的一端到另一端,这可以用肉眼。

首先,两位科学家把液体从鸡蛋,然后把它插入到聚四氟乙烯管,这是几毫米长,并通过分子“死亡信号启动细胞凋亡。”通过使用荧光技术激活细胞凋亡有关,法瑞尔和程可以看着明亮的绿光移动沿着管以恒定速度,表明细胞凋亡是通过触发电波传播,相对于其他一些更基本的机制,如扩散、减缓移动时。

问题是,在细胞凋亡也传播,他们自然地发生?

转向荧光显微法被证明是更加困难,因为完整的青蛙蛋非常不透明。然而,程和法瑞尔注意到,当青蛙卵死,一种脉动的色素沉着发生在卵子的表面。

科学家们发现在死亡过程中,一个黑暗的波纹像一条曲线在蛋以恒定速度从一边到另一边。表面波的速度,这是常数,不慢下来,突然又让人引发轰动。

进一步证实了这一点,他们分析了个人死蛋:每一个蛋,经历了这个表面波包含激活半胱天冬酶,而尚未经历了海浪的鸡蛋没有提供更多的证据表明,触发电波传播细胞死亡在一个完整的细胞。

一波又一波的触发

到目前为止,细胞凋亡是细胞死亡的唯一形式,触发波已确定,但在生物法瑞尔正在调查其他进程是否连续波可能会扮演一个角色。

现在,他们正在调查是否触发波可能会负责我们的利差从细胞到细胞的先天免疫反应。病毒从细胞到细胞通过触发波传播,因此我们最初的免疫防线可能采用相同的策略。

“我们有所有这些信息在各种各样的生物,蛋白质和基因,我们试图理解的反复出现的主题是什么,”法瑞尔说。“我们证明远程通信可以通过触发,这取决于正反馈循环,阈值和空间耦合机制。这些成分存在的生物调控。现在我们想知道其他触发波被发现。”

这篇文章被转载材料所提供的斯坦福大学医学。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:
X。程,与法瑞尔,j·E。小(2018)。细胞凋亡传播通过细胞质中触发。科学,361 (6402),607 - 612。doi: 10.1126 / science.aah4065