在IndyCar比賽期間，進站人員通常會在10秒內(nèi)為汽車加油，更換車輪并對賽車進行小修。在這短短的時間內(nèi)，十幾個人以高度協(xié)調(diào)的方式迅速工作，以非凡的效率完成一系列任務。

但是我們細胞中分子通路的效率和協(xié)調(diào)性通常超過了進站人員所能達到的效果。舉例來說，當光線照射到視網(wǎng)膜時眼睛中發(fā)生的事件 - 數(shù)百萬個信號在一秒鐘內(nèi)開始一連串的分子比例。以此速率，視網(wǎng)膜細胞可在短短幾秒內(nèi)耗盡信號分子。然而，令人難以置信的效率的細胞過程通過快速重新合成必需分子來保持信號系統(tǒng)的進行。

細胞如何協(xié)調(diào)并實現(xiàn)這一現(xiàn)象，是班加羅爾國家生物科學中心(NCBS)的Raghu Padinjat團隊十多年來一直在研究的難題。現(xiàn)在，該團隊發(fā)現(xiàn)了另一個信號難題 - 他們已經(jīng)確定了一組三種蛋白質(zhì)，負責幫助該途徑在細胞中有效運作。

該研究小組的研究人員表明，PI4KIIIα(磷脂酰肌醇4-激酶IIIα)以及鮮為人知的蛋白質(zhì)Efr3和TTC7對于維持細胞表面膜上脂質(zhì)分子PIP2的水平至關重要。對于期間產(chǎn)生分子信使重要細胞信號傳導。

磷脂酶C(PLC)途徑是細胞中廣泛存在的信號系統(tǒng)，用于響應刺激如激素，神經(jīng)遞質(zhì)甚至氣味和光來傳遞信息。例如，在眼睛中，落在視網(wǎng)膜細胞表面膜上的光激活膜結合的PLC，其將PIP2分裂成在細胞內(nèi)傳遞信息的第二信使;這是信號級聯(lián)的第一步，它融入了我們的視覺感受。

在該信號傳導過程中，視網(wǎng)膜細胞表面膜中的PIP2池快速用完，并且分子的恒定再供應對于維持信號系統(tǒng)是必需的。在此，分子PI4P(磷脂酰肌醇4磷酸)的表面膜水平是至關重要的，因為PI4P是PIP2合成的關鍵前體。PI4P又由磷脂酰肌醇激酶(PI4Ks)合成，其中有3種已知形式-PI4KIIIα，PI4KIIIβ和PI4KIIβ。使用果蠅，果蠅作為模型，Padinjat的團隊已經(jīng)證明PI4KIIIα是在信號傳導過程中維持PI4P水平的同種型。在其眼睛中具有非常低水平的該酶的突變果蠅顯示出對光的非常低的響應。發(fā)現(xiàn)PI4KIIIα缺陷型果蠅對光缺乏反應是由于果蠅視網(wǎng)膜細胞表面膜上PIP2的消耗 - 這證實了PI4KIIIα在維持細胞表面膜中PIP2水平中的重要作用。除此之外，該研究還發(fā)現(xiàn)PI4KIIIα與其他兩種蛋白Efr3和TTC7共同作用，以維持PI4P水平。就像在比賽期間維修人員加油車一樣，Efr3，TTC7和PI4KIIIα共同作用，用所需數(shù)量的PIP2快速加油信號傳感器，以保持信號傳遞。群組'

“復合體的其中一個組成部分Efr3的遺傳變異與人類的自閉癥譜系障礙有關。雖然自閉癥等神經(jīng)發(fā)育障礙是一個重要的健康問題，但大腦中導致這種大腦的神經(jīng)細胞功能的改變。人類的大腦是一個非常復雜的器官，通過像果蠅這樣的簡單模型來理解它的功能可以提供大量的信息。因此，這項研究可以提供對人腦功能發(fā)育障礙的分子病理學的見解， “執(zhí)行這項工作的NCBS研究實驗室負責人Raghu Padinjat說。

與正常方法學有趣的偏差，這項工作使用最先進的質(zhì)譜(MS)來測量細胞膜中的PI4P和PIP2水平。“通常，像我們這樣的研究使用脂質(zhì)結合熒光探針測量PI4P和PIP2水平，但在這里，我們使用MS測量了這些低豐度脂質(zhì)，”Sruthi Balakrishnan說，他是一篇描述這些結果的出版物的第一作者。 。她還指出，MS提供定量數(shù)據(jù)，補充基于熒光成像的方法，提供空間分辨信息。

“在NCBS上擁有最先進的中央MS設施，使我們能夠獲得關于這種途徑如何運作的秘密的定量見解”，Padinjat補充說。

“發(fā)現(xiàn)PI4KIIIα有助于維持表面膜PIP2水平填補了我們對PIP2代謝和PLC信號傳導的理解的一個主要空白，”Balakrishnan說。“此外，由于這兩個過程在生物體內(nèi)高度保守，并且存在于許多細胞類型中，因此我們在果蠅中的工作實際上可以告訴我們很多關于這些途徑甚至在人體細胞中，”她補充道。