细胞同时处理多个信号的原因找到纳米结构域开辟全新研究领域

近日,德国分子医学研究中心(MDC)的研究人 员发现,纳米结构域构成独立的信号单元是单个细胞 可同时处理成百上千个信号的原因。相关研究成果发 表在最近一期《细胞》杂志上。

活细胞暴露于各种刺激之中。无数信使物质停靠 在它们的表面并触发细胞内的信号级联。这是细胞表 面受体接受外界信号做出应答并将信号逐级在细胞 内传递、放大和增强的过程。其中,G 蛋白偶联受体

(GPCR)属于“第一信使”,负责将细胞外刺激传递给 特定的细胞功能。尽管有许多不同的 GPCR,但所有这些 GPCR 仅向少数“第二信使”发出信号,例如环磷酸腺苷(cAMP)。

现在,德国亥姆霍兹协会马克斯·德尔布吕克分 子医学中心的安德烈亚斯·博克教授领导的研究团队 发现,单个 GPCR 通过与受体相关的独立 cAMP 纳米结构域(RAIN)发出信号,这些结构域构成自给自足 的独立细胞信号单元,不受来自其他受体和细胞区室 的 cAMP 的影响。

研究人员使用荧光显微镜观察分离的单细胞,研 究来自两个不同受体的 cAMP 信号如何在一个细胞中平行出现并进行处理。其中一种受体对胰岛素分泌 很重要,另一种则影响心肺功能。科学家们发现,激 活的受体直接形成一个半径在30 到60 纳米的微小区域。博克教授将这个纳米空间比喻成弹出式工厂,当  “命令”到来时,它会出现在细胞膜上并立即开始工 作。“当一个这样的纳米空间被填满时,cAMP 会溢出到下一个,触发信号级联到细胞内部。”

纳米结构域的发现使得细胞中信号通道的复杂 性增加很多倍。受体产生的信号开始只会影响附近的 酶。细胞中的其他区域不会受影响。这允许非常精确 地打开和关闭信号路径。研究人员认为,细胞质中存 在信号纳米架构,可按需打开。这样的凝胶状结构会 阻止 cAMP 从微小空间中扩散出来。众多纳米结构域的共存允许单个细胞同时操作数千个独立的信号,而 不是简单地“开”或“关”。

孕妇服用欧米伽-3 可显著降低早产风险

据英国《新科学家》杂志网站 2 月 28 日报道,此前有研究表明, 孕妇服用海豹油里面的欧米伽-3

(omega-3)补充剂可显著降低早产风险。在此基础上,南澳大利亚州启动了世界上首个监测孕妇体内omega-3 浓度并在不足时给予补充剂来降低胎儿早产的计划。该试验提供的最新数据表明, 体内omega-3 含量较低的孕妇补充添加剂,可将该地区胎儿早产的几率降低 14%左右。

海豹油里面除了有丰富的 omega-3 常见的 DPA 和 DHA 之外,还有鱼类非常少有的 EPA。而在人的母乳里,却含有丰富的 EPA。omega-3 已知可保护心脏和大脑健康,有证据表明它们对孕妇非常重 要。如观察性研究表明,孕妇经常吃深海鱼或者海豹油似乎可以降低胎儿早产的风险。孕期一般要持续 40 周,早产指孕妇怀孕不满 37 周分娩。

几年前,南澳大利亚健康和医学研究所科学家开展了一项试验,他们随机挑选 5500 名孕妇,从怀孕

20 周前的任何时间开始,每天服用 1 克鱼油胶囊形式的 omega-3 或安慰剂。结果发现,血液中 omega-3 浓度较低的孕妇如果补充 omega-3 可将胎儿在怀孕34 周前出生的风险降低 77%;服用安慰剂则对降低早产风险毫无作用。

有鉴于此,研究人员在南澳大利亚州启动了一项筛查计划,为所有孕妇提供免费血液检测,以识别和治疗体内 omega-3 浓度低的孕妇。自 2021 年 5 月以来,他们已经筛查出约 3000 名妇女,约有 17%的妇女体内 omega-3 浓度较低。早期临床试验结果显示, 向她们提供补充剂可将整个南澳大利亚胎儿的早产率降低 14%。

早产会增加婴儿死亡或出现残疾的风险,但目前几乎没有有效的方法来预防早产。研究人员表示,找到预防早产的方法是妇幼保健领域的最优先事项之 一。

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