細胞應激時，線粒體竟讓核糖體陷入休眠！

處於壓力之下的酵母能讓我們知曉細胞中的基本過程嗎？據歐洲分子生物學實驗室（EMBL）海德堡分所的馬泰團隊所言，能瞭解到很多。

他們最喜歡的測試對象之一是酵母物種粟酒裂殖酵母（S. pombe），這種酵母在傳統釀造中已經被使用了幾個世紀。作爲真核生物，它在許多方面與人類細胞相似，因此生物學家經常將其作爲研究基本細胞過程的模式生物。

科學家觀察到，酵母細胞對飢餓有着顯著的適應方式：它們的線粒體被一羣被稱爲核糖體的巨大分子複合物所覆蓋。馬泰團隊和弗吉尼亞大學醫學院的約馬實驗室對這一奇怪現象很感興趣，使用單粒子冷凍電子顯微鏡和冷凍電子斷層掃描技術對其進行了更詳細的研究。研究結果發表在《自然通訊》上。

核糖體是細胞中用於製造蛋白質的重量級分子機器。然而，事實表明，在飢餓的酵母細胞中，聚集於線粒體外表面的核糖體不產生任何物質。它們處於休眠狀態。

“細胞在壓力條件下生存至情況好轉的一種方法是把能量消耗降到最低，”領導這項新研究的馬泰團隊的 EIPOD 博士後研究員奧利維爾·熱明解釋道。

爲什麼處於冬眠狀態的核糖體會附着在線粒體外表面，這是個謎團。

“可能有不同的解釋，”團隊負責人西蒙娜·馬特伊說。“飢餓的細胞最終會開始自行消化，所以核糖體可能覆蓋線粒體以保護它們。它們也可能附着以觸發線粒體內的信號級聯。”

馬特伊正在研究的另一種可能性跟這樣一個事實相關，即飢餓的細胞一旦再次有食物（以葡萄糖的形式）可用，就需要一種方法來迅速開始產生能量。由於線粒體是細胞的能量產生者，附近有核糖體來產生必要的蛋白質可能有助於這一過程。

令科學家們驚訝的是，他們發現核糖體以一種與此前所知相違背的方式附着在線粒體外膜上。

“到目前爲止，已知核糖體僅通過其大亞基與膜相互作用。但在處於飢餓狀態的細胞中，我們看到它們是通過小亞基以相反的方式做到這一點的，”馬特伊說。

在後續的研究中，該團隊將調查覈糖體以這種不同尋常的方式附着的方式及原因。

處於飢餓狀態的酵母細胞的掙扎情況與癌細胞的掙扎有一些相似之處。

信不信由你，作爲癌細胞真的非常艱難。當腫瘤變得具有侵襲性時，其細胞生長速度如此之快，以至於它們對營養物質和氧氣的需求超出了供應。這意味着大多數癌細胞在它們爲自己造就的一種地獄中持續捱餓。

然而，它們不僅存活了下來，甚至還在繁殖。

“這就是爲什麼我們得了解適應飢餓的基本原理，還有這些細胞是怎樣變得休眠來維持生命並避免死亡的，”弗吉尼亞大學醫學院助理教授兼小組負責人艾哈邁德·喬馬（Ahmad Jomaa）說道，他也是這項研究的資深合著者。

“爲此，我們首先用酵母，因爲對它進行操作會更容易些。”

“除此之外，我們還嘗試讓培養的癌細胞捱餓，這可不容易，爲的是弄清楚它們是怎麼克服飢餓的，有時這還會導致癌症復發。”

瞭解這種適應的原則能夠幫我們找到克服它的辦法，讓癌細胞容易受到飢餓的影響，進而更容易接受治療。