Nature子刊：细胞生物学重大突破

　　最近，新加坡国立大学力学生物学研究所（MBI）的研究人员，在我们对于细胞生物学的理解方面取得了重大突破；他们提供证据表明，分子结构固有的“旋向性（handedness）”，指导单个细胞的行为，并赋予它们感知左和右之间差异的能力。这项研究结果三月二十三日发表在Nature旗下子刊《自然细胞生物学》（Nature Cell Biology）。

　　细胞决策制定

　　我们的身体是由数百种细胞构成，每一种细胞都执行一项独特而高度专业化的任务。传统上，细胞专注于一种特定功能的能力，归因于它的遗传密码。然而，越来越清楚的是，细胞不只是靠一组遗传的或预定的指令为生。相反，“细胞决策”的制定是动态的，就像人类根据感官所提供的信息而做出决定。

　　虽然细胞没有看或听的能力，但它们有传感结构，可让它们检测和测量各种各样的环境刺激。例如，施加给细胞的机械力，将会被感觉到，并且细胞会相应地作出反应。其中最为突出的细胞反应是改变形状，这个属性体现在，特定细胞具有各种各样的形状。

　　细胞的感觉一直被认为是各种力传感细胞结构所为，如细胞骨架。这种结构明显不同于其同名物——人类骨骼的结构，除了提供结构支持之外，它们是高度动态的。例如，这个分子丝或分子导线网络，也产生驱动形状改变甚至运动性的力量。随着细胞骨架的发展，单个蛋白丝生长并收缩。它们捆绑在一起形成较厚的纤维束，并且它们会移动或收缩。这些过程统称为“细胞骨架动力学”。

　　一直以来都吸引着科学家的问题是：细胞骨架动力学如何可以直接指导不同类型细胞的行为？为了解决这个问题，MBI 的Alexander Bershadsky教授和Tee Yee Han博士，与来自美国和以色列的研究人员合作，使用一种被称为“微米级图案化（micro-patterning）”的技术，在被局限于一个小的圆形区域的细胞中观察细胞骨架。这会阻止细胞改变形状，从而使研究人员能清楚地观察细胞骨架动力学。

　　一个令人惊讶的发现

　　研究结果对研究人员来说，犹如一个惊喜。在细胞骨架的组织过程中，研究人员观察到了明显的左右不对称。这种不对称性——表现为一种混乱，长丝在细胞内逆时针运动——被认为起源于单个肌动蛋白微丝中存在的固有扭曲。这种螺旋扭曲自然发生时，单个肌动蛋白结合在一起，形成长的肌动蛋白导线，可组成整体结构。这个看似简单的属性有着深刻的影响，因为它表明，一个蛋白质的不对称被转化为一个完整细胞的不对称行为。这类似于捻一个螺钉或螺栓，从而指导它所在机器的功能或行为。

　　细胞区分左、右的能力，这种现象将继续吸引着科学家。从本研究可以清楚地看出，分子结构中固有的不对称性，可以定义整个细胞的行为，这对于细胞根据其环境机械性能“做出决定”的能力，提供了新的见解。然而，这些研究结果也提出了有趣的问题：是否相同现象会影响我们的器官的形成和功能，甚至影响机体的行为。事实上，相对简单的生物学系统，如基于设定模式生长的细胞，在它们的运动中显示出明显的不对称性。在另一个极端，大脑功能和人类认知，取决于神经细胞的不对称行为。分子结构固有的不对称性是否能够定义细胞、组织或生物体的行为？这些问题无疑将推动进一步的研究。