第一张细胞应激记忆图谱为更好地了解细胞应激相关疾病过程铺平了道路

季节性晒黑什么时候会成为黑色素瘤的风险？在什么时候，这些额外的体重会引发糖尿病？严重的头部受伤会让人患上阿尔茨海默病吗？在更大的计划中，风险因素包括遗传，生活方式和年龄，答案通常只有在不幸的诊断之后才会出现。

 然而，我们做出的身体轻视、伤害、错误选择和我们经历的虐待的记录作为细胞水平的压力存在。加州大学圣巴巴拉分校的研究人员已经找到了一种方法来绘制这种细胞“压力记忆景观”，它可以解释细胞已经经历的压力，并预测细胞未来对压力源的反应。

 “我们已经开发了一个平台，可以让我们最终弄清楚所有与压力相关的疾病是如何发生的，”分子生物学家Max Wilson说，他是一篇发表在Cell Systems杂志封面上的论文的资深作者。除了揭开细胞应激相关疾病的发病神秘面纱外，能够绘制出这种景观还可以导致可以预防或减少这些疾病可能性的措施，以及产生更有效的创新疗法。

不会杀死你的东西（通常）会让你变得更强大

当您的身体细胞经历压力时，它们会做出旨在使事物恢复平衡的反应。这种复杂的信号通路，称为综合应激反应（ISR），可以从细胞内外触发，由创伤、暴露于毒素或病理状况等压力源触发。

“如果损伤太大，压力将引发一种反应，帮助细胞适应或杀死它们，”威尔逊说。在应力水平较低且相对不频繁的情况下，响应往往是短暂的。在压力持续或可能足够严重的情况下，反应可能导致慢性疾病，如糖尿病、神经退行性变或癌症。

嵌入ISR工作方式的是细胞应激和对这些应激的反应的记录，研究人员通过产生“虚拟应激”来探索，即激活ISR以产生反应而不会实际对细胞造成损害。通过照亮他们平台中的光响应蛋白，研究人员触发了这种古老的，进化上保守的信号通路，由所有真核生物（细胞有细胞核的生物）共享，使他们能够“入侵人类压力信号网络，”威尔逊说。

与其他ISR诱导剂（如化学物质和物理刺激）不同，光为观察压力诱导的反应创造了一条清晰的途径。

“从纯粹的压力中确定反应可能很复杂，因为反应可以与压力诱导的毒药或创伤造成的损害混为一谈，”他解释说。

由毒素或物理损伤以及细胞修复过程引起的其他级联故障可能会影响对ISR如何决定激活哪些基因以响应其所经历的压力的观察。研究人员的光遗传学方法还可以精确控制虚拟压力的强度，持续时间和频率。根据他们的研究，“适应性和适应不良应激反应之间的差异通常由压力输入的剂量和时间的差异来定义。他们发现，过去的压力和压力后的恢复时间的结合构成了细胞压力记忆。

这种以高度可控的方式在不同程度上操纵综合应激反应的能力为与ISR相关的各种细胞应激相关条件打开了一扇窗。衰老会影响这些反应信号，这些信号可能会引发以后发生的疾病，包括成人发病的糖尿病或神经退行性疾病，如亨廷顿病。癌症也可能是健康信号错误地转化为致癌信号的结果，导致肿瘤生长不受控制。在神经退行性疾病中，由于未能忘记或记住过去的细胞应激，例如ALS和消失的白质疾病，也有可能操纵细胞应激记忆。

该项目的研究也由Taivan Batjargal，Francesca Zappa，Ryan J. Grant，Robert A. Piscopio，Alex Chialastri，Siddharth S. Dey和Diego Acosta-Alvear进行。