在IndyCar比賽期間，進(jìn)站人員通常會(huì)在10秒內(nèi)為汽車加油，更換車輪并對(duì)賽車進(jìn)行小修。在這短短的時(shí)間內(nèi)，十幾個(gè)人以高度協(xié)調(diào)的方式迅速工作，以非凡的效率完成一系列任務(wù)。

但是我們細(xì)胞中分子通路的效率和協(xié)調(diào)性通常超過(guò)了進(jìn)站人員所能達(dá)到的效果。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)光線照射到視網(wǎng)膜時(shí)眼睛中發(fā)生的事件 - 數(shù)百萬(wàn)個(gè)信號(hào)在一秒鐘內(nèi)開(kāi)始一連串的分子比例。以此速率，視網(wǎng)膜細(xì)胞可在短短幾秒內(nèi)耗盡信號(hào)分子。然而，令人難以置信的效率的細(xì)胞過(guò)程通過(guò)快速重新合成必需分子來(lái)保持信號(hào)系統(tǒng)的進(jìn)行。

細(xì)胞如何協(xié)調(diào)并實(shí)現(xiàn)這一現(xiàn)象，是班加羅爾國(guó)家生物科學(xué)中心(NCBS)的Raghu Padinjat團(tuán)隊(duì)十多年來(lái)一直在研究的難題?，F(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)信號(hào)難題 - 他們已經(jīng)確定了一組三種蛋白質(zhì)，負(fù)責(zé)幫助該途徑在細(xì)胞中有效運(yùn)作。

該研究小組的研究人員表明，PI4KIIIα(磷脂酰肌醇4-激酶IIIα)以及鮮為人知的蛋白質(zhì)Efr3和TTC7對(duì)于維持細(xì)胞表面膜上脂質(zhì)分子PIP2的水平至關(guān)重要。對(duì)于期間產(chǎn)生分子信使重要細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)。

磷脂酶C(PLC)途徑是細(xì)胞中廣泛存在的信號(hào)系統(tǒng)，用于響應(yīng)刺激如激素，神經(jīng)遞質(zhì)甚至氣味和光來(lái)傳遞信息。例如，在眼睛中，落在視網(wǎng)膜細(xì)胞表面膜上的光激活膜結(jié)合的PLC，其將PIP2分裂成在細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的第二信使;這是信號(hào)級(jí)聯(lián)的第一步，它融入了我們的視覺(jué)感受。

在該信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中，視網(wǎng)膜細(xì)胞表面膜中的PIP2池快速用完，并且分子的恒定再供應(yīng)對(duì)于維持信號(hào)系統(tǒng)是必需的。在此，分子PI4P(磷脂酰肌醇4磷酸)的表面膜水平是至關(guān)重要的，因?yàn)镻I4P是PIP2合成的關(guān)鍵前體。PI4P又由磷脂酰肌醇激酶(PI4Ks)合成，其中有3種已知形式-PI4KIIIα，PI4KIIIβ和PI4KIIβ。使用果蠅，果蠅作為模型，Padinjat的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明PI4KIIIα是在信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中維持PI4P水平的同種型。在其眼睛中具有非常低水平的該酶的突變果蠅顯示出對(duì)光的非常低的響應(yīng)。發(fā)現(xiàn)PI4KIIIα缺陷型果蠅對(duì)光缺乏反應(yīng)是由于果蠅視網(wǎng)膜細(xì)胞表面膜上PIP2的消耗 - 這證實(shí)了PI4KIIIα在維持細(xì)胞表面膜中PIP2水平中的重要作用。除此之外，該研究還發(fā)現(xiàn)PI4KIIIα與其他兩種蛋白Efr3和TTC7共同作用，以維持PI4P水平。就像在比賽期間維修人員加油車一樣，Efr3，TTC7和PI4KIIIα共同作用，用所需數(shù)量的PIP2快速加油信號(hào)傳感器，以保持信號(hào)傳遞。群組'

“復(fù)合體的其中一個(gè)組成部分Efr3的遺傳變異與人類的自閉癥譜系障礙有關(guān)。雖然自閉癥等神經(jīng)發(fā)育障礙是一個(gè)重要的健康問(wèn)題，但大腦中導(dǎo)致這種大腦的神經(jīng)細(xì)胞功能的改變。人類的大腦是一個(gè)非常復(fù)雜的器官，通過(guò)像果蠅這樣的簡(jiǎn)單模型來(lái)理解它的功能可以提供大量的信息。因此，這項(xiàng)研究可以提供對(duì)人腦功能發(fā)育障礙的分子病理學(xué)的見(jiàn)解， “執(zhí)行這項(xiàng)工作的NCBS研究實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Raghu Padinjat說(shuō)。

與正常方法學(xué)有趣的偏差，這項(xiàng)工作使用最先進(jìn)的質(zhì)譜(MS)來(lái)測(cè)量細(xì)胞膜中的PI4P和PIP2水平。“通常，像我們這樣的研究使用脂質(zhì)結(jié)合熒光探針測(cè)量PI4P和PIP2水平，但在這里，我們使用MS測(cè)量了這些低豐度脂質(zhì)，”Sruthi Balakrishnan說(shuō)，他是一篇描述這些結(jié)果的出版物的第一作者。 。她還指出，MS提供定量數(shù)據(jù)，補(bǔ)充基于熒光成像的方法，提供空間分辨信息。

“在NCBS上擁有最先進(jìn)的中央MS設(shè)施，使我們能夠獲得關(guān)于這種途徑如何運(yùn)作的秘密的定量見(jiàn)解”，Padinjat補(bǔ)充說(shuō)。

“發(fā)現(xiàn)PI4KIIIα有助于維持表面膜PIP2水平填補(bǔ)了我們對(duì)PIP2代謝和PLC信號(hào)傳導(dǎo)的理解的一個(gè)主要空白，”Balakrishnan說(shuō)。“此外，由于這兩個(gè)過(guò)程在生物體內(nèi)高度保守，并且存在于許多細(xì)胞類型中，因此我們?cè)诠壷械墓ぷ鲗?shí)際上可以告訴我們很多關(guān)于這些途徑甚至在人體細(xì)胞中，”她補(bǔ)充道。