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细胞竞争(cell competition)

已有 6229 次阅读 2014-12-13 23:00 |个人分类:分子遗传|系统分类:科普集锦| competition

动物细胞竞争的现象最先由西班牙科学家Genis Morata在果蝇里发现。通过果蝇遗传学操作,可以让一部分细胞突变,而这些突变的细胞周围是正常细胞。Morata发现,某些基因突变以后,这些细胞很容易死亡消失。但如果这个组织都是由突变细胞组成的话,那这些细胞就不会死,也能基本履行正常的功能。这些突变细胞只有在与正常细胞混在一起时,才会死。

这是一个很有趣的生物学问题,一直有人在研究,主要还是用果蝇。最近的研究发现,细胞竞争在高等动物也存在,是否在所有器官里都有这个现象还有待研究。同时,细胞竞争的医学意义也越来越受关注。正常的新陈代谢需要用新的细胞把老的、功能衰弱的细胞取代掉。所谓“老的不去,新的不来”,细胞之间也要懂得“让贤”的原则。如果老的细胞占着坑不动,那累积基因突变的可能性就急剧攀升,细胞癌变的几率也会变大很多。随着年龄增加,新陈代谢能力变弱,癌症发生几率增加,这是早就知道的事实。

高等动物里的细胞竞争的研究还处于起步阶段,有很多值得研究的东西。而细胞竞争在果蝇里的研究已经有了几十年的历史,这里面的研究结果、主要未解决的问题可以为别的动物模型的研究提供借鉴和启示。

果蝇细胞竞争的研究主要有两个模型,一个是Myc,一个是ribosomal proteins。这两者是有关联的,Myc是一个转录因子,它能激活很多基因,包括大部分的ribosomal proteinsribosomal proteins参与蛋白的合成。一个直接但又难以证明的理论是:细胞的ribosomal proteins变少,它们的合成蛋白质的综合能力下架,然后在与正常细胞的竞争中处于弱势。

虽然理论难以被直接证明,但机理是可以研究的。目前的研究表明,一些与细胞凋亡有关的基因在突变的细胞高表达,然后把细胞杀死。接下来的问题是:细胞凋亡是如何被引发的?目前的研究有以下几种解释:1)资源竞争,正常细胞更能把一些与细胞存活有关的信号分子(例如BMP)拽到自己这边来;2)细胞吞噬,正常细胞与突变细胞接触之后,正常细胞发现了敌人,就把敌人撕成碎片,吞掉;3)最近发表在123号《Science》的一篇文章提出,正常细胞可以激活突变细胞的免疫信号途径,然后把细胞杀死。当然,这个免疫信号途径与抗击病原体的免疫信号途径不完全一样,只是共用了其中的一些元件。

这三种解释虽然很不一样,但归根结底还是正常细胞如何识别“自我与非我”的过程。真正的细胞竞争的机理我们还不是很清楚。细胞竞争这个领域还很有活力,但并不代表这里面没有雷区。细胞竞争是一个很敏感的过程,突变的细胞并没有很不正常,它们也有功能,也能分裂分化,只是在打架上搞不过正常细胞而已。这种研究模型往往很容易受到动物遗传背景、饲养条件或者其他环境因素的影响,所以实验结果的可靠性和唯一性比较难把握。几年前在一个会议中,一位来自纽约大学的研究者就猛烈批评2004年发表在《Cell》的一篇关于Myc与细胞竞争的研究(这是一个欧洲实验室发表的),她说:我们用类似的突变体重复不出他们的实验结果,我们向他们要了他们在论文里用过的突变体,还是重复不出他们的结果。这里面的是非很难分得清




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