Nature：细胞死亡的“美丽”环

“我们坚信这项工作将为开启一系列激动人心的研究，从而带来持续的发现奠定基础。”

密歇根大学的研究人员发现，细胞利用一种此前未知的分子构造技巧来帮助保护其更大的宿主生物体。

研究人员表示，这项工作所需的基本组成部分存在于整个生命之树中，这意味着这一发现可能有助于更好地理解和支持植物的恢复力和人类的免疫反应。

“这将对整个生物学领域都具有重要意义，”该项目的高级负责人、密歇根大学分子、细胞和发育生物学系（MCDB）教授 Libo Shan说。“我们认为这将引发医学和农业领域一些非常令人兴奋的后续研究。”

这项研究由 MCDB 教授Ping He共同领导，并得到了美国国立卫生研究院的联邦资助，研究成果发表在《自然》杂志上。 

戴上戒指

单个细胞保护宿主免受疾病侵害的方式之一是牺牲自身来阻止病原体的传播。他表示，这种程序性细胞死亡是一种有效但又十分微妙的操作。如果清除足够多的受损细胞，就能阻止疾病的进展。但过度反应也会导致健康细胞死亡，进而损害整个宿主生物体。

“细胞死亡听起来像是件坏事，但在植物和哺乳动物中，它是抵抗力的标志，”Ping He说。“我们需要这种防御机制，但同样重要的是，这种防御机制必须局限于特定区域，而这正是这项研究探讨的内容。”

在过去的几十年里，研究人员已经鉴定出植物中启动细胞自毁程序的基因和蛋白质。在此期间，他们还发现这种“抗性组”的共同组成部分也存在于哺乳动物细胞中（这部分要归功于密歇根大学医学院早期的研究）。

尽管如此，科学家们仍在努力绘制出细胞死亡过程的完整分子机制图，以了解细胞如何在不造成过度死亡的情况下协调细胞死亡。 

免疫学领域的最新研究揭示了一个关键的新进展：参与该过程的蛋白质会聚集形成能够输送钙离子的通道。然而，这些通道本身并不足以启动细胞死亡。现在，何、单及其团队揭示了这一过程的重要进展。

“我们首次展示了这些通道如何在细胞膜上组织成美丽的环状结构，”Shan说道。

Shan说，这种形似花环或项链的环状结构是由能与细胞膜结合的蛋白质和六个能穿过细胞膜的通道组成的。该团队利用拟南芥和烟草（两种常用的植物模式生物）以及一台由美国国立卫生研究院资助购置的高分辨率全内反射荧光显微镜，完成了这项发现。

这一发现引发了关于这些环状结构究竟有何功能以及如何发挥作用的新问题。研究团队目前的假设是，这些环状结构能够促进细胞与邻近细胞之间的通讯，传递炎症信号，从而以靶向方式启动细胞死亡。Shan、He及其团队目前正与密歇根大学生命科学研究所及其冷冻电镜实验室合作，对这些环状结构进行更深入的研究。

“接下来我们要研究的是哪些物质可能通过这种结构泄漏出来，以及是什么因素支撑着环状结构的形成，”Shan说。“我们还没有解答所有问题，但我们已经推动了该领域的发展。”

尽管这些后续步骤已经取得了一些令人瞩目的成果，但研究人员仍然对这项新研究的潜力感到兴奋，它有望帮助其他探索基础生物学问题和潜在应用的研究人员。例如，这项发现可能为致力于提高植物抗逆性和治疗人类细胞死亡过度活跃疾病的科学家们开辟新的途径。

“我们知道，细胞顶端悬挂的这个环状结构还有很多未知之处，但我们知道，它对于实现恰到好处的细胞死亡和完美的免疫反应至关重要，”Shan说道。“我们坚信，这项工作将为一系列激动人心的研究奠定基础，从而带来持续的发现。”