Science：窃听细胞的谈话

　　

生物通报道：一个小小的细胞中所进行的活动的复杂程度都是人们难以相象的。令人惊讶的是，细胞中，相同的蛋白质在包括导致免疫应答和癌症的一系列不同的细胞过程中能够起到不同的作用。现在，加州大学圣地亚哥分校的生化学家开发出了一种能够帮助解释这个疑团的计算机程序。研究结果公布在9月16日的Science杂志上。

在这之前，许多研究人员都质疑计算机方法是否真能描绘细胞对外界信号做出反应的复杂机制。现在，加州大学的研究人员在Science杂志上公布说他们构建的计算机模型能非常精确地预测生活细胞的特定的行为。他们还相信这个模型具有重要的实际应用价值，包括指导更好的癌症和其他与细胞内交流出错有关的疾病治疗药物的设计。

这个计算机模拟方法能够反应出相同的一套蛋白如何在略为不同的信号输入情况下产生出生理上不同的信号输出。研究人员Alexander Hoffmann认为这是迈向开发出干扰蛋白质病理作用而保持蛋白健康功能完整的药物的第一步。

这个计算机模型包含了70个用以解释NF-kappaB信号途径中五种蛋白和三种RNA分子行为的方程式。NF-kappaB信号途径调节与癌症、炎症、免疫功能和细胞死亡有关的基因。模型中每个方程式考虑一个不同的参数，如蛋白质合成速度的快慢或者降解的速度等。

NF-kappaB“中奖”成为研究目标的原因是之前这个途径的蛋白质已经有了大量研究，因此便于在模型中设定起始参数。在开发这个模型时，研究人员多次进行检测并通过比较这个模型的预测结果和活细胞实验的结果来优化模型。

在这个模型能稳定地预测不同实验条件下推测活细胞行为时，研究人员即刻利用这个模型更详细地推测细胞中正在发生的对话。这个模型揭示出了两种天然化合物具有对立生理作用的原因：当蛋白质接触其中的一种化合物时会产生一种延长活动时间的正向反馈；当接触另外一种化合物时，蛋白质会起到负反馈并导致活性迅速关闭。

最盛行的观点认为蛋白质能够像灯开关一样被打开或者关闭，但是却不能解释为什么用不同的化合物活化同一批蛋白会对细胞产生相反的作用。新模型表明与电话沿着一条线传递大量不同信号类似，蛋白质活动的时间选择使它们对细胞的行为进行复杂的掌控。而这个模型则揭示出了细胞的“电话线”中隐藏的对话。（生物通记者杨淑娟）