范德比尔特大学玛丽莎·夏皮罗 信用:CC0公共领域 范德比尔特科学家的开创性研究表明，细胞对急性应激的反应不同于逐渐应激
这些发现建立了一种全新的看待细胞间通讯或信号传递的方式，并可能从根本上改变生物医学研究人员研究细胞的方式
由前化学和物理生物学研究生亚历山大·蒂米克和分子生理学和生物物理学助理教授格雷戈·诺埃尔特领导的研究发表在《《科学进展》》杂志上
他们的研究试图阐明细胞在压力逐渐变化的环境中是如何表现的，而不是在产生快速变化的条件下
“观察细胞如何以这种方式对环境中的扰动做出反应是生物医学研究中一种全新的方法，”诺埃尔特说，他也是学院院长研究员和美国国立卫生研究院新创新者奖获得者
“当我们解开基本的生物学问题以及如何进行药物开发时，这具有严重的影响
" 在常规实验室环境下对细胞进行药物测试，通常会在细胞内产生剧烈的变化，创造出与药物与人体实际相互作用时完全不同的条件
这些快速的变化会产生意想不到的结果，并最终使临床试验脱轨
发展一个与自然界中逐渐形成的条件更加匹配的环境，有可能更快地将研究从长凳转移到床边
它还为研究人员提供了更好的数据，可以用来加强药物筛选技术
学分:范德比尔特大学 有着物理学和工程学背景的诺埃尔一直对更好地理解细胞如何应对压力感兴趣
“在传统的生物学教育中，受训者通常只关注细胞环境的快速变化，”他说
“发展一种系统的和定量的方法来进行这项研究是生物学独有的，并促成了这些实验
" 通过比较细胞对急性变化的反应与那些随着时间推移逐渐发生的变化(如胰岛素周期、怀孕期间的激素变化、氧气减少或暴露在紫外线下)的反应，研究人员现在有了一个更具生理学相关性的背景来为他们正在开发的疗法提供信息。
这项研究是通过改变通常存在于肾脏和肠道中的免疫细胞周围的盐量来进行的——先是逐渐的，然后是突然的
这种变化导致渗透作用，即水穿过细胞膜的运动
在他们的研究中，诺埃尔特和蒂米克寻找细胞应激和细胞死亡的25种标志的变化，包括胱天蛋白酶——细胞死亡前体的一个蛋白质家族
他们确定，随着压力的逐渐增加，60%的细胞死亡，而如果细胞受到同样的剧烈变化，90%的细胞死亡
在逐渐的变化中，细胞增加对保护性氨基酸的吸收，以抵御细胞外的压力
然而，在急性压力下，细胞死亡程序被触发，迫使细胞在没有足够时间保护自己的情况下控制死亡
此外，研究人员发现，如果细胞受到剧烈的压力，但被给予这些保护性氨基酸，它们以类似于处于逐渐压力下的细胞的速度存活
这项工作是建立在该领域多年研究的基础上的
在2021年1月发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，博士后阿曼达·约翰逊和他的同事发现了决定酵母细胞如何应对渐进压力的生物机制
在2020年10月发表在《科学》杂志上的一项研究中，博士后侯赛因·贾什纳兹和他的同事们研究了如何从理论上更好地描述蛋白质网络对压力的反应
这项工作是与科罗拉多州立大学的蒙斯基小组实验室合作完成的
诺埃尔将继续研究细胞内的压力信号
随着他对胱天蛋白酶在急性和渐进性环境中的行为差异的发现，他打算进一步研究它们的差异调节和机制
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