Cell：存在30年的谜团终于解决！显示WNK利用相分别让遭受应激的细胞恢复自身体积机制

在一项新的研究中，来自美国匹兹堡大学和卡耐基梅隆大学的研究人员在显微镜下拍摄了遭受应激的细胞的迷幻影片，那让他们踏上领会决一个谜团的路程：细胞若何掌握本身体积。他们的研究阐了然科学家们若何操纵一点偶尔发现将30年前初次提出的那个谜团中的点毗连起来。相关研究成果于2022年10月31日在线颁发在Cell期刊上，论文题目为“WNK kinases sense molecular crowding and rescue cell volume via phase separation”。

论文配合第一做者、卡内基梅隆大学博士后研究员Daniel Shiwarski博士和他的老婆、论文配合第一做者Cary Boyd-Shiwarski博士描述若何将一个偶尔的尝试酿成一个不测的发现时说道，“我们其时正在做与那项研究无关的活体荧光成像尝试，当我们在细胞中加进盐溶液时，细胞量内部的物量敏捷酿成了荧光熔岩灯（lava lamp）。”

他说，“我看着她，她问我发作了什么，似乎我应该晓得似的。我说，‘我不晓得，但我认为那可能是重要的工作！’”

当细胞突然表露在外部应激源下，如高浓度的盐或糖，它们的体积会削减。在20世纪90年代初，科学家们提出，细胞通过某种体例监测它的卵白浓度或者说细胞内的“拥挤水平”来恢复它的体积。但是他们不晓得细胞若何觉得到过度拥挤。然后，在21世纪初，人们发现了一类喊做With-No-Lysine激酶（With-No-Lysine kinase, WNK）。多年来，科学家们揣测WNK可逆转细胞萎缩，但它们若何做到那一点也是一个谜。

那项新的研究处理了那两个难题，显示了WNK激酶若何激活一种“开关”，从而让细胞体积通过一种称为相别离（phase separation）的过程恢复平衡。

论文通信做者、匹兹堡大学医学院肾脏电解量科副传授Arohan R. Subramanya博士说，“细胞内部含有细胞量，凡是人们认为细胞量是扩散的，在细胞量中多种分子漂浮在一种完美的混合溶液中。但是在我们对细胞量若何发扬感化的根究中发作了那种显著的改动。它实地就像一种乳剂，含有一堆小的、细小的卵白团和液滴，然后当诸如过度拥挤之类的应激发作时，它们会聚集成大的液滴，通过能够用显微镜看到。”

那些液体状的液滴就是Shiwarski和Boyd-Shiwarski在阿谁决定性的日子里看到的“熔岩灯”，其时他们在尝试室里向细胞中添加一种盐溶液。他们对WNK1停止了荧光标识表记标帜，使它们扩散到整个细胞量上，招致整个细胞发光。当加进那种盐溶液时，WNK1聚集在一路，构成浩荡的霓虹绿色小球，像熔岩灯中的粘液一样在细胞中渗出。

那些做者将他们所看到的描述为相别离，也就是当WNK1与激活细胞中的盐分转运体SLC12的分子一路凝聚成液滴。那一步调容许细胞同时输进离子和水，使细胞的体积在几秒钟内恢复到原始形态。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.09.042。

相别离是一个新兴的研究范畴，但那一过程能否是细胞功用的一个重要部门不断存在争议。Boyd-Shiwarski说，“有良多人不相信相别离在心理学上是意义严重的。他们认为那是在试管中过量表达卵白时发作的工作，或者做为一种病理过程发作，但在一般安康细胞中并没有实正发作。”

但在过往六年里，那些做者操纵与人体内部发作的颠簸相类似的应激源停止了多项研究，从而证明WNK1的相别离是对拥挤的一种功用性反响。

Subramanya阐明说，细胞体积恢复对人类安康也有影响：“我们如斯兴奋的原因之一是，我们的下一步将是在肾脏中研究那一点。”

其他WNK在钾程度较低时，通过相别离构成专门的凝聚物，称为WNK体（WNK body），从而激活肾小管细胞内的盐分转运。现代西方饮食中的钾含量凡是很低，因而在试图调剂细胞体积的同时，WNK体可能会引起盐灵敏性高血压。

固然那项新发现不会有间接的临床利用，但是那些做者很兴奋可以操纵他们所学到的常识，摸索WNK、相别离和人类安康之间的联络。最末，他们的研究工做可能会使人们更好地领会若何预防中风、高血压和钾平衡失调。

参考材料：

Cary R. Boyd-Shiwarski et al. WNK kinases sense molecular crowding and rescue cell volume via phase separation, Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.09.042.

来源 | 生物谷

编纂 | 生物在线

受权转载及爆料请联络生物在线治理员

点个在看你更好看