酵母交配研究燃起新药开发新希望

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    [生物通讯]尽管大多数人可能对于研究啤酒酵母的交配反应不感兴趣，但这对于伊利诺斯大学的生物学家David Stone和Metodi Metodiev而言可是件令人兴奋的事情。在5月24日期的《科学》杂志上，他们报道了有关啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）细胞交流的一个重要发现。该发现对于开发包括癌症在内的多种疾病的新疗法都具有重要意义。

    啤酒酵母是科学家们广泛研究的对象，它是首个基因组被完全测序的真核生物。啤酒酵母之所以成为重要的研究工具是由于它虽然比高等真核生物简单，但其基本的细胞功能机制与动植物的细胞却是一样的－－尽管已经历了10亿年的进化。

    Stone是一位生物科学的副教授，Metodiev是一名研究助教，二人都专注于信号转导领域的研究。所谓信号转导就是指细胞甄别受到的成千上万种刺激，并将这些信息转化为生物体必需做出的反应的过程。Stone早在1988年就开始了酵母信号转导的研究。

    如同雌雄异性一样，酵母也有两种交配型。单独培养时，每一交配型都能够快速增殖。但一旦两种交配型混合培养，“异型”之间就会通过分泌一种叫做信息素的化学“春药”，进行交流。细胞暴露于信息素就会停止分裂，然后熔合、交配。

    “对我们而言，交配反应最为重要的两个方面在于：其一，信息素能够诱使细胞停止分裂；其二，细胞能够指引自己向着信息素源头方向生长，这一过程称为向药性。”Stone解释说。“生长控制因其与癌细胞扩散的关系，显然十分重要。向药性的重要性则在于我们在许高等生物中也发现了向药性现象。例如，我们人类的免疫系统会对化学信号做出应答。只要我们一受伤，免疫细胞就会侦察受伤化学信号的来源，然后向信号源头迁移。向药性与癌症也有关联，因为肿瘤细胞应答特异组织发出的化学信号时会发生转移。”

    在分子水平上，酵母交配反应是通过以下一系列步骤实现的：信号传导信息素与细胞膜上的受体结合，从而活化一个叫做G蛋白的信号传导分子。G蛋白由G-α和G-β-γ两部分组成。G-β-γ诱使一个信号序列沿着酶通路一直向前，直到激活一个叫做MAPK的蛋白质。MAPK蛋白进入细胞核，阻止细胞分裂。

    要恢复分裂，细胞必需关闭交配信号。但这一过程是如何进行的一直是个迷－－直到Metodiev和 Stone利用蛋白质组学研究技术发现G蛋白的另一部分（G-α)最终绕过了这一线性信号传导过程直接与MAPK结合。然后，G-α将MAPK蛋白转移出细胞核，这样细胞生长的信号就重新打开了。早先研究人员并不知道存在一个G-α/MAPK结合的机制。

    两位科学家还发现，G-α将MAPK酶引诱到细胞的原生质膜上，在那里帮助指引细胞向着另一细胞发出的化学信号方向生长。

    “与传统的治疗方法形成鲜明的对比，我们今天的现代药物研发流程是直接针对特异蛋白以及蛋白间的互作。”Metodiev说。“我们的这项研究，展示了两个非常重要而又特征明显的信号传导分子－－G-α和MAPK之间的互作情况。它们之间的互作是药物研发的天然目标靶。”

    “这虽是一项基础研究，但绝对有着治疗应用前景。”Stone说。“许多人类疾病都与控制细胞生长和分化有关。例如，如果我们知道癌细胞的转移是依赖于某一特殊的蛋白质互作过程，我们就能够开发出阻遏这一过程的新药，从而阻止其侵袭健康组织。”

    Stone和Metodiev 希望进一步的研究能够明确他们在酵母细胞中发现的这些机制是否也适用于人类细胞。有证据表明，它们适用。

生物通摘译自BI0.COM