從歷史上看，大多數(shù)生物化學研究都集中在維持生命運轉的機器的明顯齒輪上。折疊蛋白、遺傳活動和電信號通路是發(fā)現(xiàn)導致疾病的不規(guī)則性的最容易的目標。
然而，最近的研究指出，一種不同類型的細胞結構可能起著同樣重要的作用。這些結構被稱為生物凝聚體，它們的存在是因為密度的不同，就像浮在水中的油滴一樣，它們在細胞內部形成隔室，而不需要膜的物理邊界。
先前的研究表明，這些斑點可以將某些蛋白質和分子分離或聚集在一起，阻礙或促進它們的活性。他們還透露，這些結構提供了一種替代能源，可能為生物化學的某些方面提供動力。
然而，這些結果集中在凝析油本身附近產生的影響上。研究人員還沒有確定它們在物理結構之外可能影響生物化學的方式。
現(xiàn)在，在9月10日發(fā)表在《細胞》(Cell)雜志上的一項新研究中，來自杜克大學(Duke University)和圣路易斯華盛頓大學(Washington University in St. Louis)的研究人員表明，生物凝析物的形成對細胞活動的影響遠遠超出了它們附近的范圍。結果表明，它們可能是以前缺失的細胞調節(jié)其內部電化學的機制。這些內部控制，反過來，影響細胞膜，這使得這些不起眼的斑點影響全局特征和結果，比如對抗生素的耐藥性。
杜克大學James L. Meriam生物醫(yī)學工程特聘教授Lingchong You說:“我們的研究表明，凝結物對細胞的影響遠遠超出了直接的物理接觸，幾乎就像它們與細胞與環(huán)境的相互作用有一種無線連接。除了展示這種連接背后的電機制外，我們還證明了凝聚物的形成可以使細胞對某些類型的抗生素更耐受，而對其他類型的抗生素更敏感。”
“這可能只是冰山一角，”杜克大學Alan L. Kaganov杰出生物醫(yī)學工程教授Ashutosh Chilkoti補充道。“我們預計這些電位效應會通過細胞行為以各種各樣的方式表達出來。”
冷凝物的作用有點像海綿，在形成時吸收各種蛋白質、酶、離子和其他生物分子，同時排除其他生物分子。如果它們在胞室中捕獲了足夠多的離子，使其帶正電荷或負電荷，這種不平衡必然會反映在它們周圍的細胞環(huán)境中。
這種靜電活動為生物凝聚物的形成提供了一個手柄，從而影響細胞膜的電勢和細胞內的電化學環(huán)境。由于這些環(huán)境因素對許多生物過程至關重要，它為這些不起眼的斑點提供了一種機制，可以直接影響細胞與周圍環(huán)境的相互作用。
生物醫(yī)學工程助理教授、圣路易斯華盛頓大學生物分子凝聚中心成員Yifan Dai解釋說:“即使是少量的這些凝聚體集中分布在遠離細胞膜的地方，也會產生連鎖反應，從而改變這種整體特性。這篇論文表明，這些影響是無法逃避的。只要這些微小的斑點形成，許多事情都會受到影響，甚至是全球范圍內的基因調控。當我看到這一點時，我感到非常震驚。”Yifan Dai是杜克大學的博士后研究員，他在杜克大學進行了這項研究。
為了證明這一點，研究人員努力證明這種現(xiàn)象會影響細菌與某些抗生素相互作用的生存能力。研究人員通過對大腸桿菌菌落施加恰到好處的壓力，或者通過操縱凝結物形成蛋白的基因表達，使它們形成內部凝結物。然后，他們測試了細胞膜上產生的電荷，并將它們暴露在抗生素中。
結果表明，凝聚物的形成導致一些細胞膜帶更多的負電荷，這直接影響到細胞是否與抗生素反應，因為它們也是帶電粒子。但研究人員表示，這只是這條研究路線的開始，因為許多生化過程都依賴于細胞膜內的電位。
“我們的工作揭示了凝聚物在調節(jié)整體細胞生理中的作用，雖然我們還沒有對細胞如何利用這種活動來調節(jié)它們的功能有一個具體的機制理解，但它確實發(fā)生了，這是一個重大發(fā)現(xiàn)。”
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-9/20240913034202049.htm） | 
