自從人類用顯微鏡發(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(jīng)細胞為例來說明這個問題。神經(jīng)細胞極性如何形成是發(fā)育神經(jīng)科學領域的重要問題。神經(jīng)細胞的極性是神經(jīng)系統(tǒng)構成功能網(wǎng)絡的基礎。

我們的大腦是一個由數(shù)以億計的神經(jīng)元構成的網(wǎng)絡結構，每個神經(jīng)元通過其突觸按照一定的方式相互連接，彼此調(diào)節(jié)，從而控制呼吸、心跳、感覺、認知等各個層次的生理活動。神經(jīng)元的形態(tài)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(jīng)元這種特殊形態(tài)的形成過程稱為神經(jīng)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(fā)現(xiàn)了許多種蛋白酶在神經(jīng)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(fā)現(xiàn)，當神經(jīng)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?？茖W家還發(fā)現(xiàn)，如果抑制泛素蛋白酶系統(tǒng)，就可以抑制Akt從多數(shù)突起尖端消失，從而使神經(jīng)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(jīng)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(fā)揮作用?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，有一種調(diào)節(jié)微管組裝和穩(wěn)定性的激酶(MARK2)在神經(jīng)軸突發(fā)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(jīng)細胞的發(fā)育過程中，這種酶的活性受到調(diào)節(jié)，經(jīng)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(jīng)細胞極性建立的新機制，而且對神經(jīng)損傷修復和神經(jīng)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(fā)現(xiàn)幾個蛋白就能夠解釋。以上所說，僅僅是以神經(jīng)細胞為例說明細胞極性的重要性?？梢哉f，如果神經(jīng)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(chǎn)生這種特性，各種復雜的蛋白之間是如何相互調(diào)節(jié)的呢?這些都是科學家們正在研究的問題。

現(xiàn)在，細胞極性的研究已經(jīng)滲透到生物學和醫(yī)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(yī)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(shù)，研究者們正在努力尋找各種細胞調(diào)控極性的信號通路，希望這些發(fā)現(xiàn)能夠解開細胞極性的奧秘。

責任編輯 李 金