健康細胞會對環境變化做出適當反應。它們通過感知外界發生的情況并將命令傳遞給精確域中的精確生物分子來執行必要的反應。當信息在正確的時間到達正確的域時，您的身體就會保持健康。當信息在錯誤的時間到達錯誤的地方時，您可能會患上糖尿病或癌癥等疾病。

信息在細胞內采取的路線稱為信號傳導途徑。細胞僅使用少數信號通路同時響應數百個外部信號，因此需要嚴格調節這些通路。加州大學圣地亞哥分?？茖W家的新研究發現了細胞調節信號通路的一種令人驚訝的方式。他們發現，當細胞內漂浮的信息過多時，信使會形成液滴，將自己隔離在不會造成傷害的地方。該工作最近發表在《Molecular Cell》雜志上。

“液滴根據時空調節組織細胞生化活動，”加州大學圣地亞哥分校醫學院藥理學教授、該研究的資深作者 Jin Zhang 博士說。

科學家們研究了細胞通信的主要途徑之一。它被稱為 cAMP/PKA 信號通路，其兩個主要作用者是 cAMP(環磷酸腺苷)和 PKA(cAMP 依賴性蛋白激酶)。當 cAMP 接收到來自細胞表面的信號時，它會激活 PKA。 PKA 將信息傳遞到適當的域，無論是告訴特定基因產生更多蛋白質，還是刺激酶以維持血液中健康的葡萄糖水平。

但事情沒那么簡單。 PKA 將消息傳送到數百個不同的域。張說：“在某一時刻，PKA 需要在質膜上保持活躍。但下一刻，它需要脫離質膜并在線粒體膜上活躍。十分鐘后，它確實需要進入細胞核才能啟動轉錄。”

更復雜的是，有時細胞會開啟過多的 cAMP 和 PKA。當這種情況發生時，細胞信號傳導變得過度活躍且不加區別。張解釋道，“不同的微域控制著不同的東西。假設您希望鈣通道周圍的 cAMP 水平較高，但 10 納米之外的 cAMP 水平較低。細胞是如何實現這一目標的呢?通過控制 cAMP。”但是，她接著說，“PKA 是一樣的。通常，它通過錨定蛋白被招募到特定的域。但如果 PKA 活性太高，它就會激活不應該激活的域。這就是特異性的喪失。”

這就是為什么根據新的研究，細胞形成液滴以確保正確的信息在正確的時間到達正確的域。當科學家分析液滴的成分以及它們形成的時間時，他們發現當過多的 cAMP 和 PKA 被打開時，細胞使用 PKA 的亞基形成液滴。通過這種方式，液滴隔離了過量的 cAMP 和 PKA，并抑制了非特異性信號傳導。

在之前的工作中，作者發現一種稱為纖維板層癌(FLC)的罕見肝癌會阻止這些液滴的形成，從而導致細胞信號傳導失控。 “我們認為液滴的消失是導致腫瘤發生的過度活躍信號傳導的一個主要原因，”張說。

FLC 是一種罕見但毀滅性的疾病。它通常影響肝臟健康的 40 歲以下人群。這篇論文的作者希望研究其他癌癥是否也會導致液滴損失以及其背后的分子機制。他們的最終目標是設計一種治療 FLC 的分子療法——“任何可以幫助我們解決 FLC 患者未滿足的需求的東西，”張說。

這項研究的作者包括 Julia C. Hardy、Emily H. Pool、Jessica GH Bruystens、Xin Zhou、Qingrong Li、Daojia R. Zhou、Max Palay、Gerald Tan、Lisa Chen、Jaclyn LC Choi、Ha Neul Lee Dong Wang、加州大學圣地亞哥分校的 Susan S. Taylor、Sohum Mehta、Jin Zhu 和愛荷華大學的 Stefan Strack。

這項工作得到了國立衛生研究院和纖維板層癌基金會的支持。