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科学家发现保护细胞免受机械应力的分子机制

浏览:51 发表时间:2020-05-21 09:23:26

全国心血管研究中心(CNIC)的科学家已经确定了使我们的细胞适应,保护自身免受机械压力并在机械压力下生存的分子机制。今天发表在《自然通讯》上的结果表明,我们的细胞产生的分子在响应机械应力时起“气囊”的作用。主要作者米格尔·安杰尔·德尔·波佐(MiguelÁngeldel Pozo)解释说,如果没有这种保护性和适应性系统,心脏,即承受连续机械力的器官,将无法正确执行其抽血作用。第一作者阿西耶·埃查里(Asier Echarri)补充说,这些发现“表明了识别保护细胞免受机械应力的分子机制的重要性”。

科学家发现保护细胞免受机械应力的分子机制

许多生理过程,例如胚胎发育,伤口愈合,器官稳态,脂质存储和肌肉活动,涉及暴露于各种可能破坏性的机械力中。所有活生物体以及组成它们的细胞都受到不同的物理力,包括机械力(重力,撞击,血流,肌肉拉伸等)和电磁力。

人细胞能够感知,适应和响应机械力。

根据Del Pozo的说法:

这些力有时可能过大,使细胞处于机械应力之下,该机械应力会破裂细胞膜并导致受影响的细胞死亡。为了避免这种破裂并因此防止细胞死亡,自然界发展了分子传感器,这些传感器可响应这些力而“打开”并启动适应性和保护性过程。这种反应的目的是在细胞引起组织或器官损害之前使细胞适应这些力。”

《自然通讯》的研究发现了围绕细胞的相对较大的折叠或起皱结构,当细胞被拉伸时可以展开或展平,从而为细胞提供了额外的涂层,可以防止细胞过度拉伸而破裂。研究人员解释说:“可以将它比作一个手风琴,它在拉伸时会展开,从而防止拉动时折断。” 因此,这些折叠起一种“安全气囊”的作用,缓冲细胞以防止过度的机械应力。

该小组还确定了参与该机制的分子,从而使细胞能够感知机械力并启动适应机械应力所需的生化变化。

这项研究是与CNIC科学家Jorge Alegre-Cebollada以及巴黎巴斯德研究所,澳大利亚昆士兰大学和圣塞瓦斯蒂安的Donostia国际物理中心的研究人员合作进行的。研究小组确定了具有相反功能的分子。Del Pozo和Echarri解释说:“一种分子(FBP17)保护细胞免受机械应力,而另一种分子(ABL)使细胞对这些力更敏感。”

两种分子都以有序的方式工作,“协调着保护细胞和细胞骨架的细胞包膜变化,使其具有抵抗机械应力所需的结构和坚固性,” Echarri博士解释说。

作者还设法改变了人类细胞中这些分子的数量或活性。抑制ABL的作用增强了对机械应力的保护,而抑制FBP17使细胞更敏感。

该发现很重要,因为有关如何保护细胞免受机械应力的知识“将使我们更好地了解疾病的分子基础,例如某些形式的肌营养不良,心肌病以及对身体活动敏感的肺或血管疾病。研究结果还将阐明对心脏,肺,肌肉和血管等具有较高机械活动水平的器官的损伤机制。” 作者得出的结论是:“这项工作为患有这些疾病的患者提供了进一步治疗的途径。”


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