你的免疫系统如何使用混乱来预防疾病
时间:2019-01-23 11:59:37 (次浏览 )
出现在Nature Communications杂志上的一项新研究揭示了一种在细胞功能中发挥作用的新机制。蛋白质浓度的混乱波动有助于保持我们的免疫系统警觉和功能,预防慢性疾病,如癌症和糖尿病。
现代研究发现了许多在癌症中发挥作用的错误机制,但科学还有很多东西要发现。
在细胞水平上,这些机制中的一些围绕医学专家称之为信号传导途径。细胞信号传导途径调节细胞的生长,存活和增殖。
在癌症中,一些信号蛋白过度活跃,导致肿瘤细胞的生长和增殖,而另一些 - 通常作为肿瘤抑制因子 - 不能正常运作。
因此,了解细胞内的动态是预防和克服癌症和许多其他慢性疾病的关键。
新研究可能在这方面开辟了新的领域,因为三位科学家发现了一种新的细胞调节机制:混乱。
来自丹麦哥本哈根大学Niels Bohr研究所的博士研究员Mathias Heltberg和MogensHøghJensen教授以及印度班加罗尔国家生物科学中心的Sandeep Krishna开始研究特定蛋白质如何刺激基因活动。
科学家发现混沌动力学就是答案。他们研究的蛋白质是核因子-κB(NF-kB)。
NF-kB是保持身体免疫系统警觉和功能的关键。因此,研究结果可能有助于避免癌症:如果研究人员更好地了解身体的自然防御功能,糖尿病和阿尔茨海默病也可能成为目标。
混乱对免疫反应至关重要
NF-kB是一种转录因子,对“先天性和适应性免疫功能”至关重要,并且它还介导炎症反应。结果,它在体内的水平随时间波动,影响基因和细胞功能。
最近的研究表明,NF-kB信号传导在癌症中也起着至关重要的作用,提供了癌症发展与炎症之间的联系。
在目前的研究中,Jensen教授和他的同事们使用数学计算和实验室实验来证明NF-kB浓度的混乱起伏会激活原本会保持沉默的基因。
研究显示,NF-kB蛋白需要处于混沌状态,以激活能够产生最佳免疫反应的正确基因。
到目前为止,研究人员认为所有生物体都避免了混乱的动态。但是这项新研究挑战了这一观点,因为研究人员表明,蛋白质浓度的混乱波动对激活关键基因至关重要。
“混沌是一种数学上定义明确的动态,例如,之前曾用于解释天气系统的巨大变化,”Jensen教授解释说。
研究人员补充说:“由于高阶生物具有巨大的复杂性,很明显混沌动力学将出现在不同类型的系统中。但混沌如何在活细胞中发挥决定性作用是全新的。”
对糖尿病,癌症,老年痴呆症的影响
研究人员还注意到这些发现的治疗意义。该研究的共同作者Heltberg说,新的药物可以“确保适当的蛋白质功能”。
“治疗还可能涉及从身体中取出和测试细胞,以判断细胞是否处于正确的状态以获得正确的摆动,”Heltberg继续说道。
“如果不是,就有可能在疾病发生之前预测和发现疾病。”
詹森教授同意:
“结果会对我们对免疫系统功能的理解以及如何避免某些最严重疾病(包括糖尿病,癌症和阿尔茨海默病)的发病率产生巨大影响。”
MogensHøghJensen教授