邊走邊吃的細胞

研究人員發現能夠使得細胞通過分離完成最終分化的信號通路

細胞生長以及分離的時候會彼此建立聯繫。這一過程不僅僅發生在發育、再生或受傷後，也同樣發生在癌細胞的生長和轉移瘤的形成過程中。當細胞之間以這種方式建立聯繫後，細胞內信息便會通過蛋白進行交換，而這些蛋白鑲嵌入細胞膜中並相互形成緊密的鎖-鑰結構複合物。如果細胞想要發送一個相斥的信號，這些聯繫必須被切斷。研究顯示細胞進行這一過程最快的方式是吞噬掉鄰近細胞的細胞膜上的蛋白複合物。位於馬丁斯雷德（Martinsried）的馬克斯-普朗克神經生物學研究所的科學家們已經識別出了控制這一過程的生物分子。

圖中的Ephrins （藍色）和Ephs（紅色）在細胞接觸點形成複合物(黃色）。

為了使細胞彼此分開，複合物需要在信號蛋白Tiam和Rac的協助下被拉入各自的細胞中。

細胞的發育是一個異常迅速的過程。隨著越來越多的細胞在體內形成，它們必須在人體內找到正確的位置，並明顯地區分於其他細胞（編者註：又稱為細胞分化）從而形成組織，或者—以神經系統為例—與遠端的伴侶細胞建立聯繫。馬克斯-普朗克神經生物學研究所的Rüdiger Klein所在的部門是研究細胞是如何建立聯繫的，他說道：「這種細胞間的聚集是一種有序的推擠行為。一個細胞向另一個細胞展示運動方向最常見的方式就是通過短暫的接觸來擊退其他細胞」。根據科學家們的觀察，細胞之間的「互動」毫不客氣，一些細胞甚至會大老遠跑來從其他細胞的細胞膜上吞噬掉整片結構。 當細胞間發生聯繫時，Ephrin和Eph將會參與到這個過程中。這些蛋白存在於大多數細胞的表面。當兩個細胞接觸時，它們的ephrin（配體）和Eph（受體）會結合并形成緊密的ephrin/Eph複合物，這些複合物會通過細胞內的信號通路促使細胞相互排斥。Klein解釋道：「這就是容易出問題的地方，因為細胞想儘快彼此分離，然而每兩個細胞間都由緊密的Ephrin/Eph複合物相連」。因此細胞還需要做額外的工作使彼此分開：細胞會延伸其自身的細胞膜直至超過各自的複合物，使得複合物及其周圍的細胞膜與鄰近細胞分離，並被完全吞併到各自的細胞內。 馬克斯-普朗克的研究人員們早在2003年就發現細胞可以用這種方式—被稱為內吞作用—進行彼此分離。而得益於分子生物學的進步，他們如今可以詳細地展示內吞作用的過程原理了。 在一系列基因修飾技術以及對單個細胞組分進行靶向失活的幫助下，科學家們成功地證明了Tiam信號蛋白在ephrin/Eph複合物的形成過程中處於激活的狀態。隨後，Rac蛋白酶也被激活，而這一過程又反過來引起ephrin/Eph複合物在肌動蛋白細胞骨架局部重塑的過程中被細胞膜吞噬。如果其中一種成分缺失，這一內吞作用的吞噬過程便會受阻，那麼細胞就無法分離而只能保持粘連。 明確這一信號通路的意義重大，因為它使得人們對神經元網路和其他器官系統的發育更為了解。這一發現同樣讓癌症研究領域產生了極大的興趣：由於ephrin和Eph可以控制細胞分離，它們在癌細胞侵入組織及轉移瘤的形成過程中起到重要作用。因此，受體及與其有聯繫的伴侶細胞都是當下醫學研究的重點。通過深入了解控制細胞分離的信號通路，可以助力新葯的研發，更好地對抗癌症。

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