有些細(xì)胞是活著的，有些是死的。秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)的連接細(xì)胞是生物學(xué)家青睞的模式生物，是注定要終止的。這個(gè)細(xì)胞有助于確定雄性蠕蟲中性腺的形狀 - 然后它會(huì)在兩天后死亡，就像蠕蟲從幼蟲過(guò)渡到成蟲一樣。這種程序性細(xì)胞死亡是動(dòng)物發(fā)育的正常部分，但支撐它的遺傳和分子機(jī)制尚未得到解決。

以Shai Shaham為首的洛克菲勒大學(xué)發(fā)育遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家此前已表明，這種連接細(xì)胞不會(huì)通過(guò)細(xì)胞凋亡而過(guò)期，細(xì)胞凋亡是一種更常被研究的程序性細(xì)胞死亡形式。“關(guān)于這種死亡過(guò)程的一切都與細(xì)胞凋亡不同，”他說(shuō)。“它在顯微鏡下看起來(lái)不同，它需要不同的基因，并且它具有不同的動(dòng)力學(xué)。”

已經(jīng)在組織培養(yǎng)皿的人工環(huán)境中觀察和描述了許多細(xì)胞死亡的方法，但是在生物體中沒(méi)有。現(xiàn)在，Shaham實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠研究導(dǎo)致蠕蟲中連接體細(xì)胞死亡的分子機(jī)制。他們?cè)趀Life報(bào)道的研究結(jié)果表明，接頭細(xì)胞新發(fā)現(xiàn)的死亡過(guò)程類似于導(dǎo)致某些神經(jīng)退行性疾病患者神經(jīng)元或神經(jīng)元部分喪失的過(guò)程。

舊蛋白質(zhì)的新角色

為了找出導(dǎo)致接頭細(xì)胞死亡的分子過(guò)程，Shaham團(tuán)隊(duì)在蠕蟲中隨機(jī)引入突變，然后搜索其中接頭細(xì)胞存活時(shí)間超過(guò)正常的動(dòng)物。他們發(fā)現(xiàn)了許多延長(zhǎng)接頭細(xì)胞存活的突變，包括影響HSF-1功能的突變，HSF-1是一種已知可以保護(hù)細(xì)胞免受熱等生理應(yīng)激影響的蛋白質(zhì)。

“通常在細(xì)胞中發(fā)揮保護(hù)作用的HSF-1被發(fā)現(xiàn)是這種細(xì)胞死亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，這是一個(gè)很大的驚喜，”Shaham指出。他的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在細(xì)胞中執(zhí)行兩個(gè)獨(dú)立的任務(wù)，彼此獨(dú)立。因此，當(dāng)具有正常功能性HSF-1的蠕蟲在高溫下升高時(shí)，它們的接頭細(xì)胞存活時(shí)間比通常更長(zhǎng) - 可能是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)一直忙于保護(hù)細(xì)胞免受熱量影響，因此無(wú)法促進(jìn)連接細(xì)胞死亡。

HSF-1通過(guò)激活細(xì)胞中蛋白質(zhì)破壞機(jī)械裝置的特定組分(稱為遍在蛋白蛋白酶體系統(tǒng))來(lái)殺死連接細(xì)胞。先前已經(jīng)顯示該機(jī)器的組分中的突變影響果蠅和小鼠中神經(jīng)元延伸的降解，表明新的蠕蟲途徑可以廣泛使用。

其他系統(tǒng)中的程序性細(xì)胞死亡

細(xì)胞凋亡是程序性細(xì)胞自殺的一種形式，很好地描述了 - 科學(xué)家知道哪些分子誘導(dǎo)它，哪些分子抑制它，以及細(xì)胞發(fā)生時(shí)發(fā)生的過(guò)程。然而，阻斷小鼠細(xì)胞凋亡似乎對(duì)整體小鼠發(fā)育幾乎沒(méi)有影響。“考慮到生長(zhǎng)過(guò)程中細(xì)胞死亡的普遍程度，這是一個(gè)令人驚訝的觀察結(jié)果，”Shaham指出。“這表明其他殺死細(xì)胞的方法可能存在，我們對(duì)此知之甚少。”

在一些疾病狀態(tài)中也觀察到非凋亡性細(xì)胞死亡。在目前的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)在蠕蟲發(fā)育過(guò)程中剔除接頭細(xì)胞的過(guò)程類似于大鼠正常發(fā)育過(guò)程中腦神經(jīng)元死亡的方式，以及患有亨廷頓病和其他神經(jīng)退行性疾病的人。它也讓人聯(lián)想到神經(jīng)細(xì)胞被切斷時(shí)所見的神經(jīng)細(xì)胞死亡，就像它們?cè)诩顾钃p傷期間所做的那樣。

基于他們最近在蠕蟲中的發(fā)現(xiàn)，Shaham及其同事希望了解促進(jìn)蠕蟲中接頭細(xì)胞死亡的蛋白質(zhì)的人類對(duì)應(yīng)物是否可能參與神經(jīng)變性。如果情況確實(shí)如此，這些蛋白質(zhì)可能成為未來(lái)藥物的目標(biāo)，可以減緩亨廷頓舞蹈病的進(jìn)展，或者幫助人們?cè)诩顾钃p傷后恢復(fù)活動(dòng)能力。

“例如，如果我們?cè)谒劳鰰r(shí)強(qiáng)調(diào)神經(jīng)細(xì)胞，那么HSF-1蛋白被迫進(jìn)入保護(hù)模式而不是細(xì)胞殺死模式，也許我們可以減緩它們的死亡，”Shaham推測(cè)道。