细胞是否含有决定其命运的机制？苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员在一项新研究中证明，大分子簇决定了细胞的未来。
简要概述
- 所有细胞——从哺乳动物细胞到微生物——均可遵循不同的生物学路径。其生长分裂、特化、衰老或死亡的命运取决于所选择的路径。
- 细胞选择路径的决策由细胞内分子簇控制。
- 苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)研究人员的新发现可能有助于调控细胞决策，从而靶向癌症等疾病。
细胞能够表现出惊人复杂的行动方式。它必须自行决定是生长繁殖、休眠、特化、衰老还是死亡。这不仅适用于哺乳动物细胞，也同样适用于看似简单的微生物。
细胞不仅从外部信号获取线索，还从内部信号获取线索——例如其年龄或可用能量。为确保拥有所需全部信息，细胞内各处的分子需要聚集并形成具有不同物理状态的聚集体，其形态可介于液态、凝胶状或固态之间。科学家将这些细胞信息收集场所称为"凝聚体"。
凝聚体参与决策机制
迄今，这些凝聚体如何具体参与细胞信息交换尚不明确。苏黎世联邦理工学院由生物学教授伊夫·巴勒尔(Yves Barral)领导的研究团队现已揭示其在酵母细胞中的工作机制。该研究刚发表于《分子细胞》(Molecular Cell)期刊。
为理解分子簇如何影响酵母细胞决策，研究人员聚焦于细胞衰老过程。"由于细胞衰老可独立于外部环境发生，这是开展研究的理想切入点，"巴勒尔研究团队的博士后研究员、该研究第一作者汤姆·佩斯克特(Tom Peskett)解释道。
两种凝聚体必须协同作用
通过微流控技术（操控微量液体的方法），他与同事捕获了单个酵母细胞。借助光学显微镜，研究人员观察到细胞每次分裂时的衰老过程，最终在三至四天后死亡。研究发现，随着细胞年龄增长，特定蛋白质凝聚体——即P小体(P-bodies)和Whi3凝聚体——在细胞内形成。
研究人员证实，这两种凝聚体协同作用，阻止老年细胞继续分裂。它们结合RNA分子并抑制参与细胞分裂周期的蛋白质生成。"若破坏其中一种凝聚体，细胞将持续分裂直至高龄，"佩斯克特解释道。
为探究凝聚体相互作用的意义，苏黎世联邦理工学院的生物学家人工诱导Whi3凝聚体形成。这导致细胞提前进入衰老状态。"这明确表明蛋白质聚集影响细胞'退休'决策并加速生命终结，"苏黎世联邦理工学院教授伊夫·巴勒尔(Yves Barral)指出。但该效应仅在同时存在Whi3凝聚体和P小体的细胞中出现。"两种凝聚体的相互作用至关重要，"巴勒尔总结道。
主动中止交配决策
凝聚体还主导了细胞中止交配尝试的决策。年轻酵母细胞通过释放特定信息素相互传递信号进行交配。一旦检测到对方，它们便停止分裂并形成交配附器以实现细胞融合。此前，研究者认为老年酵母细胞已丧失生殖能力，无法响应潜在伴侣的信息素。
苏黎世联邦理工学院研究者发现，老年细胞确实能响应信息素，但会迅速放弃交配尝试。"此决策归因于凝聚体。若阻止其形成，老年细胞对信息素的反应将与年轻细胞一致，"巴勒尔强调。
总体而言，这些结果表明凝聚体网络控制着两项截然不同的决策：终止细胞分裂周期与避免老年交配。"凝聚体使细胞能够评估自身年龄或潜在伴侣的存在，并相应调整行为，"巴勒尔解释道。
研究结果还揭示，凝聚体及其相互作用解释了细胞各处分子如何汇聚交换关键信息。"如同它们自发组成分子委员会来控制细胞决策，"佩斯克特补充道。
许多细胞会做出损害人体的决策——例如癌细胞决定快速增殖。细菌遭遇抗生素时决定进入休眠状态，并在后期苏醒引发复发感染。随着人类衰老，干细胞停止生成新细胞，导致伤口愈合时间延长。
"这些发现提示了一种改变此类决策的新途径。但需进一步研究开发特异性靶向凝聚体的药物，才能将该知识最终应用于临床环境，"巴勒尔强调。
参考文献
Peskett TR, Farcas AM, Lee SS, Barral Y: P小体与Whi3凝聚体网络根据细胞环境调整细胞命运决策，《分子细胞》2025年10月2日;85(19):3661-3676.e8. doi: 10.1016/j.molcel.2025.09.001
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