细胞如何运用摩尔斯电码般的节奏协调生长？

细胞经历许多不同类型的应激，例如饥饿、过多盐分或过高温度引起的应激。胰岛素信号通过将蛋白质 DAF-16 送入细胞核来响应这些应激信号，在细胞核中，它激活特定于应激的基因，以保护蠕虫免受应激。

AMOLF 的研究人员发现了蠕虫 C. elegans 中胰岛素信号的复杂相互作用。胰岛素驱动的蛋白质 DAF-16 以复杂的节奏进出细胞核，并且在身体的所有细胞中恰好同时进行。由于 C. elegans 和人类之间的许多相似之处，这项研究可能有助于加深对糖尿病、癌症和衰老等疾病的理解。

研究人员在《Nature Communications》期刊上发表了他们的发现。

DAF-16与压力应对机制

那么，DAF-16是怎么知道该激活哪种基因来应对不同的压力呢？巧合的是，Jeroen van Zon的定量发育生物学小组的研究人员找到了答案。

客座研究员Maria Olmedo（塞维利亚大学）带来了一只荧光标记的C. elegans蠕虫，这样研究人员就能追踪蛋白质在细胞核内外的运动。她和前AMOLF博士生Olga Filina一起发现，DAF-16同时进入了所有体细胞的细胞核。

此外，研究人员还发现，这些运动的持续时间和频率形成了一种节奏，而每种压力类型都有其独特的节奏。

饥饿导致了规律的振荡节奏，而盐胁迫则导致了更随机的脉冲，频率随着盐量的增加而上升。就像人们用摩尔斯电码沟通一样，细胞似乎利用这些节奏来传递关于蠕虫所承受的压力类型和数量的信息。

所有细胞同时

在前同事的启发下，AMOLF 博士生 Burak Demirbas（目前在阿姆斯特丹大学）决定进行一些最终实验。结果证明这是他博士研究中最重要的发现：DAF-16 进入和离开细胞核的节奏决定了蠕虫是否生长。

Burak 说：“透过显微镜，我开始测量秀丽隐杆线虫的幼虫大小，这时我发现，一旦 DAF-16 进入细胞核，幼虫就停止生长，而当蛋白质离开细胞核时，幼虫又开始生长。”

DAF-16节律与身体生长之间的关系可能也解释了为什么所有身体细胞维持相似的节律；只有这样，蠕虫才能确保其所有细胞同时停止生长或恢复生长，从而维持正确的身体特征。

人体

DAF-16在人体中也发挥着重要作用，但以不同的名字存在：FOXO。与蠕虫一样，这种蛋白质与胰岛素信号共同调节组织和器官的生长，并且还保护细胞免受各种压力。此外，它与糖尿病、癌症和衰老等疾病密切相关。

组长Jeroen van Zon表示：“蠕虫C. elegans与更复杂的生物体，如人类，非常相似。我发现我们提出的所有问题对更好地理解人体也很有帮助。”

更多信息： Burak Demirbas 等，全身同步的胰岛素信号依赖的 DAF-16/FOXO 核转位脉冲与秀丽隐杆线虫的生长有关，期刊《自然通讯》（2025）。 DOI: 10.1038/s41467-025-66164-2