細(xì)胞如何避免過度膨脹

　　所有細(xì)胞都有一個(gè)最為基礎(chǔ)的功能，即控制自己的體積避免過度膨脹。數(shù)十年來，人們一直在尋找實(shí)現(xiàn)這一功能的蛋白，現(xiàn)在來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)稱為 SWELL1 的蛋白解決了一個(gè)重要的細(xì)胞生物學(xué)謎題，并且與健康和疾病有著密切的關(guān)聯(lián)。例如，該蛋白的功能出現(xiàn)異常，會(huì)造成一種嚴(yán)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(rèn)識(shí)這種蛋白及其編碼基因，為人們開辟了新的研究方向�！毕嚓P(guān)研究作為封面文章發(fā)表在近期的《細(xì)胞》(Cell)雜志上。

　　水分子能夠輕松穿過絕大多數(shù)細(xì)胞的膜，而水分子的流動(dòng)傾向于平衡膜內(nèi)外的溶質(zhì)濃度。“實(shí)際上水是跟著溶質(zhì)走的，”文章的第一作者 Zhaozhu Qiu 說�！凹�(xì)胞外溶質(zhì)濃度減少或者細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度增加，都會(huì)使細(xì)胞被水充滿�！�

　　幾十年前人們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜上存在著某種離子通道，能夠作為細(xì)胞膨脹的關(guān)鍵安全閥，他們將這種未知離子通道稱為 VRAC (體積調(diào)控的陰離子通道)。當(dāng)細(xì)胞膨脹時(shí) VRAC 就會(huì)開啟，允許氯離子和其他一些帶負(fù)電的分子流出。這時(shí)水分子也會(huì)跟著流出，從而減輕細(xì)胞的膨脹。

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

　　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(xiàn)在，Qiu及其同事在這項(xiàng)新研究中進(jìn)行了快速的高通量熒光篩選。他們改造人類細(xì)胞使其產(chǎn)生一種特殊的熒光蛋白，當(dāng)細(xì)胞膨脹 VRAC 通道打開時(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)化篩選專家的幫助下，研究人員培養(yǎng)了大量供篩選的細(xì)胞，并通過RNA干擾分別在這些細(xì)胞中阻斷不同基因的活性。他們主要尋找能持續(xù)發(fā)光的細(xì)胞，持續(xù)發(fā)光表明基因失活破壞了細(xì)胞的 VRAC 。

　　研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過幾輪測試，最終找到了一個(gè)基因。2003年科學(xué)家曾發(fā)現(xiàn)過這個(gè)基因，并將其稱為LRRC8，不過當(dāng)時(shí)人們只知道它可能編碼一個(gè)跨膜蛋白。現(xiàn)在，研究人員將它重新命名為 SWELL1 。

　　涉及的疾病

　　研究人員通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， SWELL1 的確位于細(xì)胞膜上，而且該蛋白的特定突變能改變 VRAC 通道的性能。“它至少是 VRAC 通道的一個(gè)主要部件，是細(xì)胞生物學(xué)家長期追尋的蛋白，” Patapoutian 說。

　　下一步，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步研究 SWELL1 的功能。例如，在小鼠模型中觀察不同細(xì)胞類型缺乏 SWELL1 所造成的影響。

　　2003 年人們最初發(fā)現(xiàn)這個(gè)基因，是因?yàn)樵摶�因突變�?huì)導(dǎo)致一種非常罕見的無丙種球蛋白血癥(agammaglobulinemia)。這種疾病的患者缺乏生產(chǎn)抗體的B細(xì)胞，因此很容易受到感染。這也說明， SWELL1 是B細(xì)胞正常發(fā)育所需的蛋白。

　　“此前有研究指出，因?yàn)橹酗L(fēng)會(huì)導(dǎo)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(xì)胞的胰島素分泌。” Patapoutian 說。“這樣的線索有待我們一一解析�！�