科学家破译我们细胞中的能量模式

我们的细胞利用能量来发挥细胞分裂、伤口愈合和对癌症等疾病的免疫反应等基本功能。但到目前为止，能量如何影响细胞行为的机制以及这与健康结果的关系仍然难以捉摸。

耶鲁系统生物研究所的科学家发现了细胞能量使用背后的热力学原理。这一发现发表在《自然物理学》杂志上，来自生物医学工程和物理学副教授迈克尔·穆雷尔的实验室。

学者们首次测量了能量如何排列成不同的波形，这些波形是在细胞外膜和内部结构或“细胞骨架”中形成的，这两者都是细胞“皮层”的组成部分。

在我们的细胞分裂之前，它们会产生两种不同形式的蛋白质“波形”——一种像心跳一样脉动，另一种则呈现出看似混乱的螺旋图案。

为了了解这两种波类型的能量是如何排列和消耗的，以及这与能量耗散和分布规律(或热力学)的关系，博士后研究员、这项研究的第一作者陈胜测量了在不同细胞中移动的机械波和化学波的能量消耗。

学者们惊讶地发现，细胞不仅没有杂乱无章，而且有组织的能量系统取决于距离热力学平衡的距离。他们发现，细胞表现出一种最佳有利状态——两种波型之间的最佳点，产生最大能量来驱动细胞功能。

探索细胞内能量排列的原理，有助于我们更好地理解控制细胞能量动力学的物理学原理及其在基本细胞行为中的关键作用。

科学家计划在耶鲁大学西校区的实验室中利用数学建模和机器学习进一步量化不同波形与与疾病传播相关的特定细胞功能之间的关系。