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细胞通信研究“梅开二度”

  分院机关 岳奎元 

  我们的机体,是由百万亿个细胞构成的细胞大社会。这些细胞,都有一层膜包裹着,与邻居细胞分开, 以保证自己内部的基因调控运行正常。而且,细胞都有专业化的分工,各司其职。但是,机体又是一个统一的整体,讲究“团队协作”,为整体利益作贡献。细胞们要做到集体合作,它们就要彼此“通信”,交流信息。正如人类之间,如果没有语言,任何需要合作的事都无法进行一样。 

  我们已经知道,细胞间有多种通信方式,例如,邻近细胞通过细胞的物理连接,在细胞亲密接触区,有一个微小的孔道,用于相邻两个细胞的沟通。正常情况下,连接监视着细胞间小分子物质繁忙地穿梭来往。紧急情况下,连接则关闭,停止往来。例如,一个细胞中的钙离子含量急剧升高,通常是这个细胞生病或者是受到损伤的信号,这时两个细胞之间的连接便匆忙断开,隔开这个不健康的邻居。 

  在局部邻近细胞之间,有些信号是由信使分子传递的。但,当这些信号最终到达“收信”的细胞后,细胞内部又是通过什么办法来调控基因? 

  要知道,很多化学分子,一接触到目的细胞的细胞膜,就算完成使命,它们才懒得再进到细胞里继续跑腿。这时,细胞膜内的基因也不知道,究竟送来了什么信息。 

  1958年,美国生物化学家厄尔·萨瑟兰揭开了这个秘密,他发现了一种小分子物质。当细胞一旦受到激素刺激时,这种小分子物质就大量出现,它被称作CAMP。 

  经过7年的不断研究,1965年萨瑟兰提出了“第二信使的假说”。如果把细胞间的激素传递、电信 号传递称为“第一信使”,那么,CAMP之类的小分子物质就是“第二信使”。它们专门在细胞内传递信号。这个假说很快被证明是正确的,萨瑟兰也因此获得了 1971年诺贝尔生理学或医学奖。 

  那么,信号具体是怎样从第一信使手中传刭第二信使手中的呢?这个问题是美国科学家阿尔弗雷德·吉尔曼1977年发现细胞膜上有一种蛋白质,称它为G蛋白,正式这种G蛋白沟通了它们的联系。 

  当作为第一信使的激素分子通过血液系统跨越“千胞万管”,来到“收信”细胞膜表面时,首先迎接它 的是“收信”的“迎宾官”,简称“受体”,受体接到接信号,转头就在细胞内侧,把它展示给G蛋白,G蛋白本来正穿着拖鞋,就是和它结合的一种叫做GDP的小分子物质,还呆在那里闭目养神,当接到信号后,它马上换上了跑鞋,即另一种叫GTP的小分子物质,把这个信号送到第二信使的“派遣官”,一种叫做“腺苷酸环化酶”的蛋白质。正是这位派遣官的蛋白质在收到信号后,细胞内派出了大量的第二信使CAMP。这便是膜上信号转换系统,它们将外部信号转化为细胞内部信号,从而调节细胞的活性。 

  因为发现并阐明了G蛋白质的作用,吉尔曼和另一位美国生物化学家马丁·罗德贝尔获得了1994年诺贝尔生理学或医学奖。 

  真是,在细胞社会的信号传递研究中“梅开二度”。