科學(xué)家發(fā)現(xiàn)分子通道決定細(xì)胞分化

科技日?qǐng)?bào)6月22日訊，日本理化學(xué)研究所研究員岡田真理子和愛爾蘭都柏林大學(xué)教授鮑里斯的研究小組宣布，他們利用計(jì)算機(jī)對(duì)測定數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，從理論上發(fā)現(xiàn)了決定細(xì)胞分化、細(xì)胞增殖等不同形態(tài)的細(xì)胞內(nèi)分子通道。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正開始分化的細(xì)胞能夠利用其強(qiáng)勁的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)出穩(wěn)定的信號(hào)。

盡管細(xì)胞具有父母給予的同一遺傳基因系統(tǒng)，但卻會(huì)根據(jù)各自的發(fā)育條件，決定其走上不同的分化、增殖和死亡道路。目前，科學(xué)家尚未充分了解這種決定細(xì)胞命運(yùn)的機(jī)制。迄今為止，測定細(xì)胞內(nèi)分子大都以測定其定性性質(zhì)為主，定量測定很少被人關(guān)注。研究小組為破解細(xì)胞增殖和分化過程的機(jī)理，對(duì)細(xì)胞內(nèi)各種分子的活性在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了定量分析，并利用計(jì)算機(jī)模擬，從系統(tǒng)生物學(xué)角度發(fā)現(xiàn)了各種分子間控制關(guān)系的路線圖（分子通道）。

實(shí)驗(yàn)中，研究小組通過向MCF-7乳腺癌細(xì)胞注入促進(jìn)細(xì)胞增殖的上皮生長因子和促進(jìn)細(xì)胞分化的heregulin這兩種不同的生長因子，使之具有不同的增殖和分化形態(tài)，然后利用免疫學(xué)方法和基因增幅法，對(duì)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)磷酸化和復(fù)制因子的遺傳基因發(fā)現(xiàn)量等進(jìn)行定量測定。利用從這些細(xì)胞測得的數(shù)據(jù)制成計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行分析，研究人員發(fā)現(xiàn)了僅在細(xì)胞分化過程中工作的分子通路，并且這個(gè)通路采用了在控制學(xué)領(lǐng)域被人熟知的負(fù)反饋、前饋和與門等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

研究小組認(rèn)為，細(xì)胞采用負(fù)反饋和與門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有助于去除噪聲，穩(wěn)定地釋放信號(hào)。此次發(fā)現(xiàn)的分子通道也存在于癌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、免疫細(xì)胞的分化過程中，可能是細(xì)胞具有的普遍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之一。這一分子通道概念使細(xì)胞的穩(wěn)定分化控制成為可能，人為地變更分子通道，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的控制，比如應(yīng)用在再生醫(yī)療領(lǐng)域，可以幫助細(xì)胞形成穩(wěn)定的構(gòu)建。