Cell子刊:鈣調(diào)信號新機(jī)制
鈣不僅僅是維持我們的骨骼和牙齒強(qiáng)壯的一種礦物質(zhì)，它更是一種普遍存在信號分子，提供細(xì)胞內(nèi)部和細(xì)胞之間重要的信號。心臟的規(guī)律性跳動(dòng)，腸道適當(dāng)發(fā)揮功能，甚至受精都有賴鈣的幫助。此外，鈣還參與了肌肉和血管收縮、激素和酶的分泌，以及整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳送。
在發(fā)表于《現(xiàn)代生物學(xué)》（Current Biology）的一項(xiàng)新研究中，來自羅徹斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心、**特大學(xué)和歐柏林學(xué)院的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了鈣信號調(diào)控的一條新途徑。研究者說，他們的研究結(jié)果確定了一種從前未被識(shí)別的鈣信號調(diào)控機(jī)制，將有助于成千上萬的科學(xué)家們研究鈣信號在健康及疾病中所起的極重要作用。
研究作者、羅徹斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心腎臟病學(xué)、藥理學(xué)與生理學(xué)副教授Keith Nehrke博士說：“很難找到一個(gè)生物過程不受鈣信號的影響。在許多情況下，鈣信號是絕對至關(guān)重要的。鈣的升降充當(dāng)了分子鐘，為心臟規(guī)律協(xié)調(diào)跳動(dòng)等重要過程的執(zhí)行計(jì)時(shí)。”
Keith Nehrke博士與**特大學(xué)的Allison L. Abbott博士，以及Benedict J. Kemp一起通過研究線蟲排糞獲得了研究發(fā)現(xiàn)。
每天線蟲胚胎需要攝入大量的熱量來增加體重。如所有其他的動(dòng)物一樣，食物會(huì)轉(zhuǎn)化為廢物，最終排出體外。由于它們快速地?cái)z取營養(yǎng)物質(zhì)，線蟲排糞多且快，每50秒即排泄一次。維持這一生物節(jié)律的精確性對于身體
健康至關(guān)重要，但其依賴于一系列特定順序事件。
這一節(jié)律過程是由腸末端細(xì)胞的鈣峰所啟動(dòng)。最初的鈣峰觸發(fā)一陣鈣波通過腸的其余部分，刺激肌肉收縮，迫使廢物排出蟲體。研究小組想知道是什么確保了鈣波總是起始于正確的位置——腸末段，而非腸中段或前段。
論文的作者、羅徹斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Nehrke實(shí)驗(yàn)室研究生Erik Allman博士說：“這就像排成一行的多米諾骨牌。我們希望弄清楚是什么提供‘推動(dòng)力’，推倒了第一個(gè)骨牌，啟動(dòng)了順序事件。”
研究小組的分析結(jié)果揭示：一種microRNA分子是整個(gè)廢物排出過程順利進(jìn)行的必要條件。microRNA-786存在于線蟲最靠后的兩種腸細(xì)胞中，給這些細(xì)胞打上起搏器的標(biāo)簽。這些起搏器發(fā)出最初鈣峰發(fā)生于何時(shí)何地的指令，刺激廢物移動(dòng)通過線蟲身體。當(dāng)研究小組移除線蟲的microRNA-786時(shí)，發(fā)現(xiàn)這一過程出現(xiàn)了問題：鈣波在錯(cuò)誤的地點(diǎn)起始，廢物循環(huán)變得沒有規(guī)律，相比正常時(shí)間延長。
Abbott說：“作為一個(gè)發(fā)育生物學(xué)家，我對于細(xì)胞之間彼此不同的機(jī)制非常感興趣。這種microRNA通過改變鈣信號活性，使得腸后部細(xì)胞不同于鄰近細(xì)胞。這樣的差異導(dǎo)致這些細(xì)胞能夠發(fā)揮起搏器功能。”
Nehrke 說：“而真正令人興奮的是，這種特異的microRNA似乎發(fā)揮了一種微妙的效應(yīng)。由于鈣信號如此普遍，認(rèn)識(shí)其信號微調(diào)機(jī)制非常的重要，這或許有助于區(qū)別許多生物學(xué)功能。下一步我們將查明，這一特異的microRNA是否在人體中對鈣信號過程也具有相似的影響。”
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