健康細胞能夠適當地響應環(huán)境變化。它們通過(guò)感知外部發(fā)生的事情，并將指令傳達給能夠執行必要反應的精確生物分子和精確的位置來(lái)實(shí)現這一點(diǎn)。當信息在正確的時(shí)間傳達到正確的位置時(shí)，你的身體就能保持健康。當信息傳到錯誤的地方或在錯誤的時(shí)間，就可能導致糖尿病或癌癥等疾病。

細胞內信息傳遞的路徑稱(chēng)為信號傳導通路。細胞使用極少數的信號通路來(lái)同時(shí)響應數百種外部信號，因此這些通路需要嚴格調控。加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家們最近的研究揭示了細胞調節信號通路的一個(gè)令人意外的方式。他們發(fā)現，當細胞內部漂浮的信息過(guò)多時(shí)，信使會(huì )形成液態(tài)滴，將自己隔離起來(lái)，避免造成傷害。這項工作最近發(fā)表在《分子細胞》雜志上。

加州大學(xué)圣地亞哥分校醫學(xué)院藥理學(xué)教授、研究的高級作者Jin Zhang博士表示：“液態(tài)滴根據空間和時(shí)間的調控來(lái)組織細胞的生化活動(dòng)。”

科學(xué)家們研究了細胞通信的主要途徑之一。這條通路被稱(chēng)為cAMP/PKA信號傳導通路，得名于其兩個(gè)主要角色——cAMP（環(huán)磷酸腺苷）和PKA（依賴(lài)cAMP的蛋白激酶）。當cAMP從細胞表面接收到信號時(shí)，它激活PKA。PKA將信息傳遞到適當的位置，無(wú)論是命令特定基因產(chǎn)生更多蛋白質(zhì)，還是刺激酶維持血液中健康的葡萄糖水平。

圖片信息：cAMP刺激如何激活PKA，使PKA液滴的形成以區分PKA的活性和額外的cAMP。

然而，事情并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。張表示：“有時(shí)PKA需要在質(zhì)膜上活躍，但下一刻，它需要從質(zhì)膜上脫離，在線(xiàn)粒體膜上活躍。十分鐘后，它真正需要進(jìn)入核內，開(kāi)啟轉錄。”

情況更復雜的是，有時(shí)細胞會(huì )過(guò)度激活cAMP和PKA。這種情況下，細胞信號傳遞變得過(guò)度活躍和不分青紅皂白。張解釋說(shuō)：“不同的微域控制不同的事情。假設你希望鈣通道周?chē)腸AMP水平高，但在10納米之外的地方則低。細胞如何實(shí)現這一點(diǎn)？通過(guò)控制cAMP。”她繼續說(shuō)道，“PKA也是一樣。通常，它被招募到特定的域中，由錨定蛋白完成。但如果PKA的活性過(guò)高，它將激活不該激活的域。這就是特異性的喪失。”

圖片信息：cAMP升高會(huì )觸發(fā)PKA形成液滴來(lái)緩沖人體細胞中的cAMP水平。比例尺為10µm。

正因如此，根據新的研究，細胞形成液態(tài)滴以確保正確的信息在正確的時(shí)間傳遞到正確的位置。當科學(xué)家分析液態(tài)滴的組成及其形成的時(shí)間時(shí)，他們發(fā)現當cAMP和PKA被過(guò)度激活時(shí)，細胞利用PKA的一個(gè)亞單位形成了液態(tài)滴。通過(guò)這種方式，液態(tài)滴隔離了過(guò)量的cAMP和PKA，抑制了非特異性信號傳遞。

在之前的工作中，作者發(fā)現一種罕見(jiàn)的肝癌類(lèi)型——纖維腺癌（FLC）阻止了這些液態(tài)滴的形成，導致無(wú)控制的細胞信號傳遞。研究團隊認為，液態(tài)滴的消失是導致腫瘤形成的過(guò)度活躍信號的一個(gè)主要因素

雜志：Molecular Cell

DOI：10.1016/j.molcel.2024.03.002