酵母細胞可根據環境調節溫度，控制細胞膜相分離機制

膜對人體的細胞至關重要，你身體里的每一個細胞都被一層膜包圍著。而每一個細胞都有專門的隔室或細胞器，它們也是被膜包圍著。膜能幫助細胞執行許多任務，例如分解食物以獲取能量、構建和分解蛋白質、跟蹤環境條件、發送信號以及決定何時進行細胞分裂。

長期以來，生物學家一直在努力，想準確了解膜是如何完成這些不同類型工作的。膜的主要成分——稱為脂質的大型脂肪狀分子和膽固醇等緊湊分子，構成了巨大的屏障。除了少數情況外，目前科學家尚不清楚這些分子如何幫助膜內的蛋白質發揮作用。

近日，華盛頓大學的一個研究小組研究了萌芽酵母的相分離（同樣是烘烤和釀造的單細胞真菌）。研究小組表示，活酵母細胞可以主動調節其中一個膜中稱為相分離的過程。在相分離過程中，膜保持完整，但分成多個不同的區域，進而將脂質和蛋白質分開。

這項新發現首次表明，酵母細胞可以根據環境條件精確調節溫度，讓它們的膜在此發生相分離。這表明，相分離可能是一種“開關”機制，讓這些細胞控制膜所做的工作類型和它們發送的信號。

過去有研究表明，當糖分充足時，酵母細胞的液泡（一種重要的儲存和信號細胞器）會變大，并且在顯微鏡下它的膜看起來很均勻。但是當食物供應減少時，液泡會發生相分離，細胞器膜上會出現許多圓形區域。

在這項新研究中，研究人員試圖了解酵母是否可以主動調節相分離。研究者在實驗室溫度86華氏度用大量的食物培養酵母。正如預期的那樣，在食物減少后，酵母細胞液泡膜經歷了相分離。

但在將酵母環境中的溫度短暫升高約25華氏度時，那些圓形區域消失了。隨后，在較冷的溫度（77 華氏度而不是正常的 86 華氏度）下培養酵母，這樣的結構消失了。當在更冷的條件下，即68華氏度下培養酵母時，相分離再次消失。

這些實驗結果表明，酵母細胞在液泡膜中始終保持相分離，直到溫度上升到高于其生長溫度約25度。研究人員表示，液泡膜中的相分離可能在酵母中起到重要作用。酵母的膜相分離可能是一個雙向門，例如，如果細胞再次找到食物，它們會想要回到原來的狀態。酵母不想離過渡期太遠。

未來的研究可以確定影響液泡膜相分離能力的其他膜成分，以及其相分離的后果。現在生物學家已經知道，當這些結構域出現在酵母液泡的膜上時，細胞就會停止分裂。這兩個事件可能是相關的，因為酵母液泡的膜含有兩種對細胞分裂很重要的蛋白質復合物。當復合物相距很遠時，細胞分裂停止。

研究人員認為，相分離可能是一種常見的、可逆的機制，可以調節很多類型的細胞特性。

題為Yeast cells actively tune their membranes to phase separate at temperatures that scale with growth temperatures的相關研究論文發表在《美國國家科學院院刊》上。

前瞻經濟學人APP資訊組

論文原文：

https://www.pnas.org/content/119/4/e2116007119

標簽： 酵母 細胞膜