細胞如何避免過(guò)度膨脹

　　所有細胞都有一個(gè)最為基礎的功能，即控制自己的體積避免過(guò)度膨脹。數十年來(lái)，人們一直在尋找實(shí)現這一功能的蛋白，現在來(lái)自斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的科學(xué)家們終于找到了它。這個(gè)稱(chēng)為 SWELL1 的蛋白解決了一個(gè)重要的細胞生物學(xué)謎題，并且與健康和疾病有著(zhù)密切的關(guān)聯(lián)。例如，該蛋白的功能出現異常，會(huì )造成一種嚴重的免疫缺陷。

　　論文資深作者、斯克里普斯研究所教授 Ardem Patapoutian 表示：“認識這種蛋白及其編碼基因，為人們開(kāi)辟了新的研究方向�！毕嚓P(guān)研究作為封面文章發(fā)表在近期的《細胞》(Cell)雜志上。

　　水分子能夠輕松穿過(guò)絕大多數細胞的膜，而水分子的流動(dòng)傾向于平衡膜內外的溶質(zhì)濃度�！皩�(shí)際上水是跟著(zhù)溶質(zhì)走的，”文章的第一作者 Zhaozhu Qiu 說(shuō)�！凹毎�外溶質(zhì)濃度減少或者細胞內溶質(zhì)濃度增加，都會(huì )使細胞被水充滿(mǎn)�！�

　　幾十年前人們通過(guò)實(shí)驗發(fā)現，細胞膜上存在著(zhù)某種離子通道，能夠作為細胞膨脹的關(guān)鍵安全閥，他們將這種未知離子通道稱(chēng)為 VRAC (體積調控的陰離子通道)。當細胞膨脹時(shí) VRAC 就會(huì )開(kāi)啟，允許氯離子和其他一些帶負電的分子流出。這時(shí)水分子也會(huì )跟著(zhù)流出，從而減輕細胞的膨脹。

　　“在過(guò)去三十年中，科學(xué)家們已經(jīng)知道 VRAC 通道的存在，但對它并不了解，” Patapoutian 說(shuō)。

　　由于技術(shù)限制，人們一直未能找到組成 VRAC 的蛋白及其編碼基因�，F在，Qiu及其同事在這項新研究中進(jìn)行了快速的高通量熒光篩選。他們改造人類(lèi)細胞使其產(chǎn)生一種特殊的熒光蛋白，當細胞膨脹 VRAC 通道打開(kāi)時(shí)，這種蛋白發(fā)出的光會(huì )淬滅。

　　在諾華制藥研究基金會(huì )基因組學(xué)研究所(Genomics Institute of the Novartis Research Foundation)的自動(dòng)化篩選專(zhuān)家的幫助下，研究人員培養了大量供篩選的細胞，并通過(guò)RNA干擾分別在這些細胞中阻斷不同基因的活性。他們主要尋找能持續發(fā)光的細胞，持續發(fā)光表明基因失活破壞了細胞的 VRAC 。

　　研究團隊經(jīng)過(guò)幾輪測試，最終找到了一個(gè)基因。2003年科學(xué)家曾發(fā)現過(guò)這個(gè)基因，并將其稱(chēng)為L(cháng)RRC8，不過(guò)當時(shí)人們只知道它可能編碼一個(gè)跨膜蛋白�，F在，研究人員將它重新命名為 SWELL1 。

　　涉及的疾病

　　研究人員通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗發(fā)現， SWELL1 的確位于細胞膜上，而且該蛋白的特定突變能改變 VRAC 通道的性能�！八�至少是 VRAC 通道的一個(gè)主要部件，是細胞生物學(xué)家長(cháng)期追尋的蛋白，” Patapoutian 說(shuō)。

　　下一步，研究團隊將進(jìn)一步研究 SWELL1 的功能。例如，在小鼠模型中觀(guān)察不同細胞類(lèi)型缺乏 SWELL1 所造成的影響。

　　2003 年人們最初發(fā)現這個(gè)基因，是因為該基因突變會(huì )導致一種非常罕見(jiàn)的無(wú)丙種球蛋白血癥(agammaglobulinemia)。這種疾病的患者缺乏生產(chǎn)抗體的B細胞，因此很容易受到感染。這也說(shuō)明， SWELL1 是B細胞正常發(fā)育所需的蛋白。

　　“此前有研究指出，因為中風(fēng)會(huì )導致腦組織腫脹，所以這種體積敏感性的離子通道與中風(fēng)有關(guān)。另外，這種蛋白可能還涉及了胰腺細胞的胰島素分泌�！� Patapoutian 說(shuō)�！斑@樣的線(xiàn)索有待我們一一解析�！�