来源：分析测试百科网

　　细胞所面临的一个常见问题是，它们被一股喜欢的气味所包围，必须确定其来源的方向。例如，神经细胞，形成长的延伸，被来自其他细胞的信号所吸引，以产生形成神经系统的网络；同样，清除细胞可识别有害细菌的气味，以便可以追赶和破坏它们。

　　但是，细胞如何感知这些气味信号呢——因为随着距离的增加这些信号变得越来越弱，细胞如何“读取”这个信号的减弱——技术上称为作为一个信号梯度，以便引导它们生长或朝着信号的来源移动？空间信号是如何被感知的，是生物学面临的一个基本问题——目前为止这个谜一直悬而未决。延伸阅读：PNAS论文破解世纪谜题。

　　传感器、处理器和发动机一体化

　　现在，瑞士联邦理工学院（ETH）生物化学研究所的Matthias Peter教授带领的研究小组，提出了一个可能的解决方案。酵母细胞有一种非常好的、可调节的多用工具，来识别化学信号，相应地处理它们，并启动正确的响应——朝着信号源的方向生长。因此，酵母细胞就能够闻到潜在性伴侣在周围环境中的位置，这样就可以朝着它们的方向生长。

　　生物学家将显微观察和通过跨学科合作开发的计算机模型结合起来，开展这项研究。相关研究结果发表在最近的《Developmental Cell》杂志。

　　这一多用工具由许多蛋白构成

　　如果细胞认为附近有信号梯度，它就在细胞膜的一个随机位置组装这种多用工具。这种工具是一个大的蛋白复合物，由100个以上的不同成分组成，其复杂性是如此之大，因此它可以通过荧光显微镜来观察。研究人员将其称为一个‘极性站点’（PS），因为在它形成的位置开始极性生长。

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　　使用荧光显微镜，研究人员现在已经观察到PS是如何定位一个梯度信号的来源的。首先，PS沿着膜向更强的信号移动。一旦它已经确定了最强的信号，即在梯度中最大量的信号物质，它就停止移动。然后，在这个位置上，PS会在细胞中产生一个隆起，继续朝着信号源的方向发展。很自然地，当一个性伴侣和两个细胞一旦找到对方时，两者融合起来，就会产生这种信号。

　　使用一个模型简化复杂结构

　　为了理解这个过程的分子力学，研究人员提到了计算机模型。这项研究的第一作者Björn Hegemann指出：“这种模式确实帮助我们减少了P S的复杂性和到几个重要部件的过程。”这些关键的机制部件包括一个接收和转发信号的受体；其他包括Cdc42蛋白——携带受体沿着膜移动，Cdc24蛋白——调节Cdc42的活性。你可以将这个受体描述为鼻子，Cdc42作为机械的轮子，Cdc24作为刹车。”

　　虽然PS穿过了细胞膜并寻找一个更强的化学信号，但是，只有少数的破坏蛋白质Cdc24分子存在于机械中。一旦它发现信号的最大浓度，PS就请求额外的Cdc24分子——它们存储在细胞核中，结合到复杂合物上。附着于PS机械的Cdc24分子越多，速度就会越来越慢。然而，只有当Cdc24数超过一定阈值时，PS才会完全停止，并在细胞中开始形成隆起。

　　一块重要的基石

　　Hegemann对这些新发现感到非常高兴，他说：“首先，我们用荧光显微镜观察了极性部位的运动。然后，我们在计算机上模拟了这一运动，这得使我们能够提出一种假设，来解释这种运动是如何被控制的。那么，我们就可以通过突变和使用荧光显微镜，实验性地确认这一假设。”他说，相对简单的计算机模型，通过使研究人员能够快速改变组件以及确定重要方面，为实验规划提供了一个良好的基础。他说，这使得这项研究更为简单，因为没有必要对每一项实验进行检验。

　　Hegemann假定，它不仅仅是酵母细胞使用一种多用工具来组装极性部位。在裂解酵母（S. pombe）和线虫（C. elegans）中，类似于PS的行为也被观察到，但是没有分子解释。ETH的研究人员现在已经提供了这一解释，第一次详细描述了细胞如何能定位一个气味梯度。这项工作，为进一步研究细胞感知的空间信号——无论是酵母还是人类，都奠定了重要的基础。根据Hegemann介绍，目前没有设想直接的医学应用：“在遥远的未来，这项工作可能对公众有益。然而，在目前，它主要代表了基础研究的一个重要进步。”