饥饿应激的细胞有冬眠的依附线粒体的核糖体

细胞通过重新连接代谢途径来忍受饥饿。例如，在酵母中，核糖体已知会包裹线粒体。这种行为究竟如何促进生存仍不清楚，尽管科学家对此很感兴趣，他们认为这可以帮助我们了解癌细胞(总是贪婪的)如何在困难的环境中茁壮成长。

为了更仔细地观察核糖体-线粒体现象，欧洲分子生物学实验室(EMBL)和弗吉尼亚大学(UV)的科学家使用低温电子显微镜和低温电子断层扫描揭示了裂殖酵母如何忍受葡萄糖缺乏的分子细节。

由欧洲分子生物学实验室的SimoneMattei博士和紫外线研究所的AhmadJomaa博士领导的科学家在《自然通讯》上发表了一篇题为“细胞应激期间核糖体在线粒体上冬眠”的文章，详细介绍了他们的研究成果。

“我们的研究揭示了一种以前未曾探索过的适应机制，该机制在真核生物系统中发挥作用，以确保持久性，”文章作者写道。“这种机制体现了在环境压力下通过招募线粒体的蛋白质合成机制和暂停生物合成活动进行能量调节。这种反应由细胞器和分子水平的重排所支撑，并有助于启动细胞休眠。”

从本质上讲，科学家们证明了，当葡萄糖耗尽时，酵母细胞会通过利用核糖体-线粒体现象来停止蛋白质合成。科学家们还阐明了潜在的机制：“[冬眠]核糖体与碎片化的线粒体相连，并通过在线粒体表面组装成寡聚体阵列来建立真核生物特有的高级储存结构。”

核糖体是细胞中生产蛋白质的重量级分子机器。然而，事实证明，在饥饿的酵母细胞中，聚集在线粒体表面的核糖体不会产生任何蛋白质。它们处于冬眠状态。

“细胞在压力条件下生存到好转的一种方法就是将其能量消耗降至最低，”马泰伊团队的博士后研究员、新研究的主要作者奥利维尔·杰明博士解释说。“生产蛋白质需要大量能量，而阻断核糖体可以节省这些能量。”

冬眠核糖体为何附着在线粒体表面仍是一个谜。

“可能有不同的解释，”马泰伊说。“饥饿的细胞最终会开始消化自身，因此核糖体可能会包裹线粒体以保护它们。它们也可能附着在线粒体内触发信号级联。”

Mattei正在研究的另一种可能性与饥饿细胞需要一种方法来在食物(以葡萄糖的形式)再次可用时快速开始产生能量有关。由于线粒体是细胞的能量生产者，附近有核糖体来生产必要的蛋白质可能有助于这一过程。

令科学家们惊讶的是，核糖体附着在线粒体外膜上的方式与之前的认知相矛盾。

Mattei指出：“到目前为止，人们只知道核糖体通过其大亚基与膜相互作用。但在饥饿细胞中，我们发现它们通过小亚基颠倒了这一过程!”

在未来的研究中，研究小组将调查核糖体如何以及为何以这种不寻常的方式附着。

饥饿的酵母细胞的挣扎与癌细胞的挣扎有相似之处。

不管你信不信，做癌细胞真的很难。当肿瘤变得具有侵袭性时，它的细胞会迅速生长，以至于它们对营养和氧气的需求超过了供应。这意味着大多数癌细胞都在为自己创造的地狱中不断挨饿。

然而，它们仍然生存下来，甚至繁衍。

“这就是为什么我们需要了解适应饥饿的基本原理，以及这些细胞如何进入休眠状态以保持活力并避免死亡，”Jomaa说。“为此，我们首先使用酵母，因为我们可以更轻松地操纵它。除此之外，我们还尝试饿死培养的癌细胞，这并不容易，以弄清楚它们如何克服饥饿，有时会导致癌症复发。”

了解这种适应的原理可以帮助我们找到克服它的方法，使癌细胞更容易挨饿，从而更容易接受治疗。