不對稱的細胞

自從人類用顯微鏡發現了細胞，這種微小而神秘的東西就一直是科學家們研究的重點。近年來，很多細胞生物學方面的研究都涉及到細胞極性的問題。那么，什么是細胞的極性呢?其實，所謂極性，就是一種不對稱性，一種非均衡性，這種不對稱性是細胞生長的基礎，正是因為細胞的不對稱生長，產生了極性，這才能完成細胞活動的各項功能。無論在植物細胞或動物細胞中，細胞的極性都普遍存在。

我們以人類的神經細胞為例來說明這個問題。神經細胞極性如何形成是發育神經科學領域的重要問題。神經細胞的極性是神經系統構成功能網絡的基礎。

我們的大腦是一個由數以億計的神經元構成的網絡結構，每個神經元通過其突觸按照一定的方式相互連接，彼此調節，從而控制呼吸、心跳、感覺、認知等各個層次的生理活動。神經元的形態和功能千差萬別，但均有一個共同的特征，就是有一根細長的軸突和多根復雜的樹突。神經元這種特殊形態的形成過程稱為神經元極性建立。

那么，這種極性是如何形成的呢?科學家在這個課題的研究中取得了很多成果。他們發現了許多種蛋白酶在神經細胞的極性建立過程中起到了非常重要的作用。

科學家們發現，當神經元極性建立的時候，有一種蛋白激酶(Akt)扮演的角色非常關鍵，這種物質會選擇性的在那些將要成為樹突的分支進行降解，而保留在那些將要成為軸突的分支尖端。科學家還發現，如果抑制泛素蛋白酶系統，就可以抑制Akt從多數突起尖端消失，從而使神經元長出多根很長的軸突。這些結果證明，蛋白質的局部降解對于神經元極性是必須的。

當然，細胞中的蛋白種類非常多，有的蛋白是在構筑軸突的過程中發揮作用。科學家們發現，有一種調節微管組裝和穩定性的激酶(MARK2)在神經軸突發育過程中起重要作用，抑制這種酶的活性導致軸突的過度生長，而過高的酶活性則抑制軸突的生長。在神經細胞的發育過程中，這種酶的活性受到調節，經過一些反應，引起微管在軸突的組裝和軸突的延伸。這項研究揭示了神經細胞極性建立的新機制，而且對神經損傷修復和神經退行性疾病的治療提供了新的思路。

當然，細胞的極性是個非常復雜的問題，絕非發現幾個蛋白就能夠解釋。以上所說，僅僅是以神經細胞為例說明細胞極性的重要性。可以說，如果神經細胞沒有極性，我們就無法思考。廣而言之，極性是所有細胞的基本特性。那么，細胞為何會產生這種特性，各種復雜的蛋白之間是如何相互調節的呢?這些都是科學家們正在研究的問題。

現在，細胞極性的研究已經滲透到生物學和醫學的各種研究項目當中。在植物學家的研究課題中，他們想明白種子為什么會向上生長，從而能夠破土而出。在醫學研究者的課題中，他們想知道的是，細胞極性的破壞為什么會導致缺血性急性腎功能衰竭，或者其他各種疾患。這樣的研究項目不可勝數，研究者們正在努力尋找各種細胞調控極性的信號通路，希望這些發現能夠解開細胞極性的奧秘。

責任編輯 李 金