确定细胞适应不断变化的环境条件的能力的关键机制

细胞如何快速适应不断变化的环境条件?来自维尔茨堡的一个研究小组的一项新研究为这个问题提供了答案。无论是单细胞生物还是哺乳动物、浮游生物还是红杉：生长是地球上所有生命的基本原则。而这种增长的起点通常是细胞：要做到这一点，它必须在短时间内将其成分和成分加倍，这样它才能分裂并启动增长。

这背后的过程很复杂，还没有被破译到最后的细节。然而，现在，来自维尔茨堡的一个研究小组成功地确定了这一过程中的一个关键机制。维尔茨堡朱利叶斯·马克西米利安大学(JMU)生物中心的UtzFischer教授和维尔茨堡亥姆霍兹基于RNA的感染研究所(HIRI)的JörgVogel教授在最新一期的《细胞报告》杂志上介绍了他们的工作成果。

核糖体提供新的蛋白质

“为了让细胞生长，它们必须产生大量新的蛋白质。这发生在称为核糖体的专门工厂的细胞内，”JMU生物化学主席UtzFischer解释说。在每个人类细胞中，多达一千万个核糖体专门用于这项任务。

因此，细胞不仅将其大部分资源和能量储备用于蛋白质的生产，而且最重要的是用于核糖体本身的生产和维持。据认为，这需要高达50%的细胞能量储备，这使得核糖体生产成为细胞中“最昂贵”的过程。

当然，细胞不能无谓地消耗如此大量的能源和原材料。因此，它会持续监控其环境，以确保始终有足够的营养和其他生长物可用。一旦“供应情况”恶化，它就会停止生长并关闭新核糖体的生产——但仍然手头有足够多的核糖体供应，以便能够在更好的时期毫不拖延地再次生长。

信号综合体是中央指挥中心

这个过程的中心指挥所是所谓的mTORC1信号复合体，一种细胞的营养传感器。“所有关于营养物质和其他生长物可用性的信息都集中在这个信号复合体上，”两个研究实验室的联合科学合作者、现已发表的研究的第一作者CorneliusSchneider博士解释说。

基于这些信息，mTORC1协调细胞对不断变化的环境条件的反应并控制核糖体蛋白的产生。正如研究人员能够证明的那样，它利用了另一种蛋白质的帮助，这种蛋白质的学名是LARP1。

“mTORC1可以影响LARP1蛋白，在营养缺乏的情况下，它会与位于所有核糖体蛋白mRNA开头的信号序列结合。这会导致蛋白质产量减少，”Schneider解释说。隐喻地说，mRNA是蛋白质从细胞核到核糖体的蓝图转运蛋白。

基本供应始终存在

尽管核糖体蛋白的生产减少到绝对最低限度，但它永远不会完全关闭。“这意味着细胞可以随时再次开始产生大量核糖体。这使其能够对不断变化的条件做出极快的反应，并从生长转向节能，”UtzFischer说。这样，即使在恶劣的条件下，细胞也有可能始终维持一定的核糖体蛋白mRNA的基本供应。

这也符合另一个发现：LARP1本身和mTORC1周围的信号网络在不同类型的癌症中被解除管制，因为它们是决定支持或反对细胞生长的中心。