Nature：细胞周期进程的红绿灯

　　产生后代是所有生物的进化目标。单个细胞的增殖是通过细胞周期协调的。2001年，三位科学家因发现真核生物细胞周期是如何被调节的，获得了当年的诺贝尔生理学奖。最近，瑞士巴塞尔大学Urs Jenal教授带领的研究团队，确定了细菌繁殖的主要切换器。真核生物的细胞周期进程是由称为细胞周期蛋白（cyclins）的小蛋白调节，在细菌中这个作用是由一个小信号分子c-di-GMP完成的。科学家们在最新一期的《Nature》杂志描述了这一过程的分子细节。

　　这个分子虽然非常小，但是对几乎所有细菌的生存是至关重要的。这个信号信使——称为c-di-GMP，在细菌中控制着行为过程。例如，它可确保细菌结合在一起形成生物膜，在人类中这可引发慢性感染。现在，巴塞尔大学的Urs Jenal教授及其同事证明，c-di-GMP也在细菌繁殖中起着决定性的作用。他们发现，这个信使的水平波动随后影响着关键调控蛋白的活性，从而控制细菌的细胞周期和增殖。

　　信号分子在检查点设置红绿灯

　　细胞如何繁殖？当细胞分裂时，一个母细胞产生两个子细胞。然而，在这之前，细胞必须经过几个阶段，从生长到其遗传信息的复制，最后到细胞分裂。这一过程被称为细胞周期。在对模型细菌——新月柄杆菌（Caulobacter crescentus）的研究中，感染生物学家首次表明，该信号信使c-di-GMP以类似于红绿灯的方式，控制着细胞周期。当细胞中缺乏c-di-GMP时，显示红灯。这表明，细胞将会停留在细胞周期的第一阶段。如果c-di-GMP水平增加，开关切换到绿灯，细胞进入下一阶段。科学家们探讨了在分子水平上究竟发生了什么。

　　c-di-GMP以两种作用模式控制一种酶

　　这个“交通灯“的作用是通过一种酶完成的，这种酶通过两种不同的方式完成这个作用。Jenal解释说：“当c-di-GMP缺乏的时候，可阻碍引发遗传物质复制的过程。然而，一旦产生c-di-GMP，它就与这种酶结合，从而改变其结构和作用方式。随后，这种封锁被解除，细菌染色体被复制。”这一步骤标志着细胞周期进入下一个阶段。这种信号分子在分裂母细胞中的不同空间分布，在后代行为中也起着重要的作用。

　　病原体使用相同的信号网络

　　这是首次有研究在细菌细胞两大主要调控网络之间——小信使和重要的调控酶（称为激酶），建立一种直接的联系。所获得的见解，为阐明病原体更为复杂的c-di-GMP网络，提供了重要依据。这一信号分子涉及到病体菌的毒性、持久性机制及耐药性。例如，引起霍乱和肺炎的危险病原体，使用c-di-GMP信号在人类宿主中得以生存。下一步，研究人员想弄清楚，这种分子是否以类似于模型菌C.crescentus的方式，在这些病原体中发挥作用。