細(xì)胞溫度計被發(fā)現(xiàn)

柏林自由大學(xué)(FreieUniversitätBerlin)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種機(jī)制，可以使細(xì)胞根據(jù)溫度的微小變化調(diào)整基因表達(dá)程序。“像溫度計一樣，基因表達(dá)的這些變化遵循線性形式的溫度，從而逐漸適應(yīng)給定的溫度，”領(lǐng)導(dǎo)該研究的FreieUniversität教授Florian Heyd博士解釋道。這種細(xì)胞溫度計足夠靈敏，能夠?qū)w溫在36到38°C之間的變化作出反應(yīng)，同時改變基因表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)為許多其他面向應(yīng)用的問題奠定了基礎(chǔ)。實驗在小鼠中進(jìn)行，但由于人體內(nèi)的體溫也存在時間依賴性差異，因此可以預(yù)期該機(jī)制在人體生理學(xué)中也起重要作用。分子細(xì)胞。

“溫血生物的細(xì)胞需要一個主要恒定的溫度，只能有條件地忍受最佳37°C的偏差，”博士后研究員，該研究的第一作者M(jìn)arcoPreußner博士解釋道。即使溫度變化+/- 5°C也會使細(xì)胞受到熱休克或冷休克，這可能會在幾小時后導(dǎo)致細(xì)胞死亡。出于這個原因，溫血動物必須保持自己的身體溫度相對恒定，并防止身體適應(yīng)外界溫度。然而，體溫在一天中略微波動：在活動期(由于它們是夜行動物，小鼠處于黑暗中)，體溫比靜息期高出約1.5°C(白天在小鼠中) 。

柏林自由大學(xué)RNA生物化學(xué)小組的研究人員能夠證明，小鼠利用這種時間依賴性的體溫變化，使基因表達(dá)適應(yīng)時鐘依賴的要求。“這允許一大群基因在大約24小時內(nèi)有節(jié)奏地進(jìn)行控制，“Preußner說。該法規(guī)基于一種稱為選擇性剪接的過程，通過該過程，信使RNA(mRNA)的構(gòu)建塊可以以不同的方式組合，這可以導(dǎo)致從一個基因形成幾種蛋白質(zhì)變體。“超過100種基因的可變剪接對溫度變化反應(yīng)非常敏感，因此根據(jù)一天中的時間和體溫產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)，”Dr。Dr博士說。另外，蛋白質(zhì)的總量可以通過選擇性剪接來調(diào)節(jié)，這在當(dāng)前的工作中通過使用通用轉(zhuǎn)錄因子TBP(TATA-盒結(jié)合蛋白)作為實例來說明。

在這種情況下，溫度依賴性可變剪接改變TBP mRNA的非編碼區(qū)，從而調(diào)節(jié)合成TBP蛋白的效率。這導(dǎo)致TBP蛋白的時鐘依賴性振蕩，可能解釋了整體轉(zhuǎn)錄率的差異，科學(xué)家已經(jīng)知道了一段時間。“我們展示的機(jī)制是目前已知的最敏感的細(xì)胞溫度計，因為信號通路會引發(fā)熱休克弗洛里安海德博士解釋說，在這種生理相關(guān)的溫度范圍內(nèi)，冷沖擊幾乎沒有反應(yīng)。根據(jù)這些研究結(jié)果，現(xiàn)在可以研究更多面向應(yīng)用的問題。特別感興趣的是溫度依賴性替代方案的可能關(guān)聯(lián)在感染發(fā)燒期間與免疫反應(yīng)進(jìn)行剪接。隨著選擇性剪接的敏感性(稍微)升高溫度，溫度引起的發(fā)熱引起的基因表達(dá)變化似乎是合乎邏輯的結(jié)果。在進(jìn)一步的實驗中，研究人員計劃調(diào)查感染中這種機(jī)制的功能。

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