近日，發(fā)表在《Nature Communications》的一項研究揭示了一種在細胞功能中發(fā)揮作用的新機制：蛋白質(zhì)濃度混亂波動有助于我們的免疫系統(tǒng)保持警覺和隨時備戰(zhàn)的狀態(tài),，從而預(yù)防癌癥和糖尿病等慢性病,。

現(xiàn)代醫(yī)學研究闡明了許多導(dǎo)致癌癥發(fā)生的錯誤機制，然而還有很多機制有待科學家去發(fā)掘,。

其中一些機制在細胞水平上圍繞著信號傳導(dǎo)途徑,，它們負責調(diào)節(jié)細胞的生長、生存和增殖,。在癌癥中,，一些信號蛋白過度活躍，導(dǎo)致腫瘤細胞的生長和增殖,，而另一些通常作為腫瘤抑制因子會出現(xiàn)功能異常,。因此，理解細胞內(nèi)部的動態(tài)變化是預(yù)防和克服癌癥及許多其他慢性疾病的關(guān)鍵,。

最近這項研究在這方面取得了新的突破,。三名科學家發(fā)現(xiàn)了一種新的細胞調(diào)節(jié)機制：“混沌”。

來自丹麥哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所的博士研究員Mathias Heltberg和Mogens H?gh Jensen教授,，與印度班加羅爾國家生物科學中心的Sandeep Krishna博士共同合作研究特定蛋白質(zhì)如何刺激基因活性,。

科學家們發(fā)現(xiàn)，答案就是混沌動力學,。他們研究的蛋白質(zhì)是核因子-κB (NF-kB),。

NF-kB是保持身體免疫系統(tǒng)警覺和功能性的關(guān)鍵。因此,，該研究結(jié)果不僅能夠幫助我們避免癌癥,，如果研究人員更好地理解人體的自然防御機制，糖尿病和阿爾茲海默癥也將是可以避免的,。

圖片來源：《Nature Communications》

“混沌”對于免疫反應(yīng)是必需的

NF-kB是一種對“先天和適應(yīng)性免疫功能”至關(guān)重要的轉(zhuǎn)錄因子,，它還介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。所以,，NF-kB在體內(nèi)的水平會隨著時間波動,，影響基因和細胞功能,。

最近的研究表明,，NF-kB信號在癌癥中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它將癌癥發(fā)生與炎癥聯(lián)系起來。

在當前的研究中,，Jensen教授及其同事使用數(shù)學計算和實驗方法發(fā)現(xiàn),，NF-kB濃度的混亂起伏會激活本來保持沉默的基因。

研究結(jié)果表明,，NF-kB蛋白需要處于“混沌”狀態(tài),，以激活能夠產(chǎn)生最佳免疫反應(yīng)的正確基因。

到目前為止,，研究人員一直認為所有生物體都避免了混沌動力學,。但這項新研究挑戰(zhàn)了這一觀點，因為研究人員發(fā)現(xiàn),，蛋白質(zhì)濃度的無序波動對激活關(guān)鍵基因至關(guān)重要,。

Jensen教授解釋說：“‘混沌’是一種數(shù)學上定義明確的動態(tài)現(xiàn)象。例如,，之前曾用于解釋天氣系統(tǒng)的顯著變化,。由于高階生物具有巨大的復(fù)雜性，所以很顯然混沌動力學將發(fā)生在不同類型的系統(tǒng)中,，但是“混沌”如何在活細胞中起決定性作用是全新的領(lǐng)域,。”

對糖尿病,、癌癥和阿爾茲海默癥的意義

研究人員還指出這些發(fā)現(xiàn)的治療意義,。該研究的作者之一Heltberg說，新的藥物可以確保適當?shù)牡鞍踪|(zhì)功能,。治療方法也包括從身體中提取細胞并對其進行測試,，以評估細胞是否處于正確的狀態(tài)以做出正確的波動?！?/p>

Jensen教授同意這種觀點,，他說：“如果細胞沒有處于正確狀態(tài)的話，我們就有可能在疾病發(fā)生之前預(yù)測和發(fā)現(xiàn)疾病,。這些結(jié)果對于我們理解免疫系統(tǒng)功能和如何避免某些最嚴重疾病的發(fā)生具有重要意義,，包括糖尿病、癌癥和阿爾茲海默癥,?！?/p>

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