細胞如何擺脫飢餓？科學家發現耐人尋味的新機制
受壓酵母能顯示哪些基本細胞過程？ 歐洲分子生物學實驗室（EMBL）的研究人員說，能揭示很多東西。 除其他主題外，團隊還研究細胞如何適應壓力，如營養匱乏。 他們最喜歡的試驗對象之一是酵母種S. pombe，幾個世紀以來一直用於傳統釀酒。 作為真核生物，它在許多方面都與人體細胞相似，因此生物學家經常將它作為研究基本細胞過程的模式生物。
在飢餓的裂殖酵母中，核醣體透過其小亞基附著在粒線體外膜上。 這是一種非常不尋常的”顛倒”方向。 圖片來源：Isabel Romero Calvo/EMBL
科學家觀察到，酵母細胞對飢餓有一種非凡的適應性：它們的粒線體被一群被稱為核醣體的巨大分子複合體包裹著。 海德堡EMBL 實驗室的馬泰團隊和維吉尼亞大學醫學院的Jomaa 實驗室對這一奇特現象產生了濃厚的興趣，他們利用單顆粒低溫電子顯微鏡和低溫電子斷層掃描技術對其進行了更詳細的研究。
核醣體是細胞生產蛋白質的重量級分子機器。 然而事實證明，在飢餓的酵母細胞中，擠在粒線體表面的核醣體並不會產生任何東西。 它們在冬眠。
領導這項新研究的馬泰團隊EIPOD 博士後研究員Olivier Gemin 解釋說：”細胞在壓力條件下存活到更好的日子的一種方法是將能量消耗降到最低。生產蛋白質需要大量的能量，而阻斷核醣體可以節省這些能量。
「冬眠的核醣體為什麼會附著在粒線體表面還是個謎。」組長西蒙娜-馬泰（Simone Mattei）說：”可能有不同的解釋。飢餓的細胞最終會開始自我消化，因此核醣體可能會包裹粒線體以保護它們。
馬泰正在研究的另一種可能性與以下事實有關：一旦食物（以葡萄糖的形式）再次出現，飢餓的細胞需要一種方法來迅速開始產生能量。 由於粒線體是細胞的能量生產者，因此在附近有核醣體來生產必要的蛋白質可能有助於此過程。
讓科學家瞠目結舌的是，核醣體附著在粒線體外膜上的方式與先前對它們的了解相矛盾。
「到目前為止，人們只知道核醣體透過其大亞基與膜相互作用。 但在飢餓的細胞中，我們發現核醣體是透過小亞基反向與細胞膜相互作用的！」馬泰說。
在今後的研究中，研究小組將研究核醣體如何以及為何以這種不同尋常的方式附著。
飢餓的酵母細胞的掙扎與癌細胞有些相似之處。不管你信不信，身為癌細胞生活真的很艱難。 當腫瘤具有侵襲性時，其細胞會迅速生長，以至於對營養和氧氣的需求超過供應。 這就意味著，大多數癌細胞在自己製造的地獄中不斷挨餓。然而，它們卻能存活下來，甚至不斷繁殖。
維吉尼亞大學醫學院助理教授兼組長、該研究的資深合著者艾哈邁德-喬馬（Ahmad Jomaa）說：”這就是為什麼我們需要了解適應飢餓的基本原理，以及這些細胞是如何進入休眠狀態以維持生命和避免死亡的。清楚它們是如何克服飢餓的，有時還會導致癌症復發。
了解這種適應性的原理可以幫助我們找到克服這種適應性的方法，使癌細胞不易受到飢餓的影響，從而更容易接受治療。
編譯自/ SciTechDaily