細胞凋亡是一類程序性細胞死亡，它在胚胎發(fā)育、組織形成、體內(nèi)細胞平衡甚至癌癥發(fā)生以及治療過程中都扮演著重要角色。凋亡不僅需要大量信號分子的調(diào)控，也伴隨著大量細胞結(jié)構(gòu)的改變，例如細胞收縮，細胞核凝聚，出泡及凋亡小體的形成。不論信號分子在細胞內(nèi)不同位點的傳遞，還是細胞器結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、重排，都需要細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運的參與。

         
    盡管在過去的40年間，人們已針對凋亡的分子信號通路等生物學(xué)特征開展了深入研究，然而一直缺乏對于凋亡細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運動力學(xué)等物理特征的了解。近，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心軟物質(zhì)重點實驗室王鵬業(yè)研究組博士生李波，在研究員王鵬業(yè)和副研究員李輝的指導(dǎo)下，利用單分子熒光追蹤技術(shù)研究并量化了細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運動力學(xué)（圖1），發(fā)現(xiàn)在早期凋亡細胞內(nèi)（通過抗癌藥物順鉑等導(dǎo)致細胞凋亡），由馬達蛋白參與的定向運輸動力學(xué)明顯提高（圖2）。通過檢查一系列相關(guān)因素，終發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)運動力學(xué)提高主要由于凋亡細胞內(nèi)的ATP濃度提高（圖3）。為了進一步研究轉(zhuǎn)運加速對于細胞凋亡的意義，研究者通過調(diào)節(jié)滲透壓將細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運動力學(xué)降低至正常水平，發(fā)現(xiàn)細胞凋亡的進程發(fā)生延遲，死亡細胞比例明顯下降（圖4），由此證明轉(zhuǎn)運加速對于凋亡進程至關(guān)重要。

    該研究觀察到凋亡細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運加速現(xiàn)象，從物理視角解釋了細胞內(nèi)動力學(xué)對于凋亡生物功能的重要意義。并且，該工作發(fā)現(xiàn)了一種通過細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運動力學(xué)來調(diào)控凋亡進程的方法，未來或可用于開發(fā)新的腫瘤治療策略。此外，可將細胞內(nèi)動力學(xué)的升高作為檢驗細胞進入早期凋亡的物理標志，提供了一種檢測細胞早期凋亡的方法，或可用于觀察新型抗癌藥物對于癌細胞的作用。

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