受压酵母能揭示哪些基本细胞过程？ 欧洲分子生物学实验室（EMBL）的研究人员说，能揭示很多东西。 除其他课题外，该团队还研究细胞如何适应压力，如营养匮乏。 他们最喜欢的试验对象之一是酵母种S. pombe，几个世纪以来一直用于传统酿酒。 作为真核生物，它在许多方面都与人体细胞相似，因此生物学家经常把它作为研究基本细胞过程的模式生物。
在饥饿的裂殖酵母中，核糖体通过其小亚基附着在线粒体外膜上。 这是一种非常不寻常的"颠倒"方向。 图片来源：Isabel Romero Calvo/EMBL
科学家观察到，酵母细胞对饥饿有一种非凡的适应性：它们的线粒体被一群被称为核糖体的巨大分子复合体包裹着。 海德堡 EMBL 实验室的马泰团队和弗吉尼亚大学医学院的 Jomaa 实验室对这一奇特现象产生了浓厚的兴趣，他们利用单颗粒低温电子显微镜和低温电子断层扫描技术对其进行了更详细的研究。
核糖体是细胞生产蛋白质的重量级分子机器。 然而事实证明，在饥饿的酵母细胞中，挤在线粒体表面的核糖体并不生产任何东西。 它们在冬眠。
领导这项新研究的马泰团队 EIPOD 博士后研究员 Olivier Gemin 解释说："细胞在压力条件下存活到更好的日子的一种方法是将能量消耗降到最低。生产蛋白质需要大量的能量，而阻断核糖体可以节省这些能量。"
"冬眠的核糖体为什么会附着在线粒体表面还是个谜。"组长西蒙娜-马泰（Simone Mattei）说："可能有不同的解释。饥饿的细胞最终会开始自我消化，因此核糖体可能会包裹线粒体以保护它们。 它们还可能附着在线粒体上，触发线粒体内部的信号级联。"
马泰正在研究的另一种可能性与以下事实有关：一旦食物（以葡萄糖的形式）再次出现，饥饿的细胞需要一种方法来迅速开始产生能量。 由于线粒体是细胞的能量生产者，因此在附近有核糖体来生产必要的蛋白质可能有助于这一过程。
让科学家们瞠目结舌的是，核糖体附着在线粒体外膜上的方式与之前对它们的了解相矛盾。
"迄今为止，人们只知道核糖体通过其大亚基与膜相互作用。 但在饥饿的细胞中，我们发现核糖体是通过小亚基反向与细胞膜相互作用的！"马泰说。
在今后的研究中，研究小组将研究核糖体如何以及为何以这种不同寻常的方式附着。
饥饿的酵母细胞的挣扎与癌细胞有一些相似之处。不管你信不信，作为癌细胞生活真的很艰难。 当肿瘤具有侵袭性时，其细胞会迅速生长，以至于对营养和氧气的需求超过供应。 这就意味着，大多数癌细胞在自己制造的地狱中不断挨饿。然而，它们却能存活下来，甚至不断繁殖。
弗吉尼亚大学医学院助理教授兼组长、该研究的资深合著者艾哈迈德-乔马（Ahmad Jomaa）说："这就是为什么我们需要了解适应饥饿的基本原理，以及这些细胞是如何进入休眠状态以维持生命和避免死亡的。为此，我们首先使用酵母，因为我们可以更容易地操纵它。 除此之外，我们还尝试让培养出来的癌细胞挨饿，这并不容易，因为要搞清楚它们是如何克服饥饿的，有时还会导致癌症复发。"
了解这种适应性的原理可以帮助我们找到克服这种适应性的方法，使癌细胞不易受到饥饿的影响，从而更容易接受治疗。
编译自/SciTechDaily