PTEN和PIP3两种分子相互抑制 以保证它们在运动细胞两端的排他性分布

为了应对环境的变化，单个细胞，包括组成复杂生物体的一些细胞，需要移动。这可以通过使用一种叫做伪足的投影来推动自己来实现。虽然这个系统存在于许多不同的物种中，但控制它并使细胞向特定方向移动的机制尚未完全阐明。最近发表在《自然通讯》杂志上的一项研究表明，大阪大学的研究人员揭示了一种叫做粘菌的生物细胞如何在其外膜中建立两种分子的极化分布。这两种分子只是位于细胞的不同末端，导致只在细胞的一端形成伪成形机。这确保了来自伪足的单向力用于推动细胞，从而实现细胞的定向运动。

研究人员使用了许多单细胞和单分子实验方法来分析粘液中的PIP3和PTEN分子，并确定它们的偏振分布是如何产生的。首先，他们发现当细胞中不存在PTEN时，PIP3分布在整个细胞膜上，从而产生多个伪足。这反过来阻止了细胞的运动。他们还量化了PIP3和PTEN的水平及其特定的细胞分布，并显示它们完全分布在膜的不同区域，它们之间有明确的界限。“我们的结果表明，PTEN和PIP3在细胞中发挥着超级敏感的作用，”作者上田正弘说。“PTEN和PIP3的存在意味着它们相互抑制，阻止细胞在不同的末端形成伪足。这是一种非常有效的方法，可以保证细胞只产生一个方向的推进力，避免浪费能量。”

鉴于PTEN和PIP3似乎在从粘细菌到哺乳动物的一系列生物中发挥类似的功能，这些发现可以解释许多物种的细胞流动性。考虑到其在不同状态之间实现超灵敏切换的效率，具有两个相互抑制的分子的正反馈回路的布置也可以在其他信号路径中发挥作用。“我们的工作也表明了这个系统是如何促进细胞活力的，”主要作者Satomi Matsuoka说。“例如，当具有特定浓度梯度的化学吸引子存在时，它会使细胞膜中富含PIP3的区域相对于梯度定向，从而引起梯度方向的推进。通过这种方式，细胞被自动诱导向或远离环境中的刺激物和有毒化学物质移动。”

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