所有細胞都有一個最為基礎的功能，即控制自己的體積避免過度膨脹。數十年來，人們一直在尋找實現這一功能的蛋白，現在來自斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的科學家們終于找到了它。這個稱為 SWELL1 的蛋白解決了一個重要的細胞生物學謎題，并且與健康和疾病有著密切的關聯。例如，該蛋白的功能出現異常，會造成一種嚴重的免疫缺陷。

    論文資深作者、斯克里普斯研究所教授 Ardem Patapoutian 表示：“認識這種蛋白及其編碼基因，為人們開辟了新的研究方向。”相關研究作為封面文章發表在近期的《細胞》（Cell）雜志上。

揭曉謎底

    水分子能夠輕松穿過絕大多數細胞的膜，而水分子的流動傾向于平衡膜內外的溶質濃度。“實際上水是跟著溶質走的，”文章的第一作者 Zhaozhu Qiu 說。“細胞外溶質濃度減少或者細胞內溶質濃度增加，都會使細胞被水充滿。”

   幾十年前人們通過實驗發現，細胞膜上存在著某種離子通道，能夠作為細胞膨脹的關鍵安全閥，他們將這種未知離子通道稱為 VRAC （體積調控的陰離子通道）。當細胞膨脹時 VRAC 就會開啟，允許氯離子和其他一些帶負電的分子流出。這時水分子也會跟著流出，從而減輕細胞的膨脹。

“在過去三十年中，科學家們已經知道 VRAC 通道的存在，但對它并不了解，” Patapoutian 說。

由于技術限制，人們一直未能找到組成 VRAC 的蛋白及其編碼基因。現在，Qiu及其同事在這項新研究中進行了快速的高通量熒光篩選。他們改造人類細胞使其產生一種特殊的熒光蛋白，當細胞膨脹 VRAC 通道打開時，這種蛋白發出的光會淬滅。

在諾華制藥研究基金會基因組學研究所（Genomics Institute of the Novartis Research Foundation）的自動化篩選專家的幫助下，研究人員培養了大量供篩選的細胞，并通過RNA干擾分別在這些細胞中阻斷不同基因的活性。他們主要尋找能持續發光的細胞，持續發光表明基因失活破壞了細胞的 VRAC 。

研究團隊經過幾輪測試，最終找到了一個基因。2003年科學家曾發現過這個基因，并將其稱為LRRC8，不過當時人們只知道它可能編碼一個跨膜蛋白。現在，研究人員將它重新命名為 SWELL1 。

涉及的疾病

研究人員通過進一步實驗發現， SWELL1 的確位于細胞膜上，而且該蛋白的特定突變能改變 VRAC 通道的性能。“它至少是 VRAC 通道的一個主要部件，是細胞生物學家長期追尋的蛋白，” Patapoutian 說。

下一步，研究團隊將進一步研究 SWELL1 的功能。例如，在小鼠模型中觀察不同細胞類型缺乏 SWELL1 所造成的影響。

2003 年人們最初發現這個基因，是因為該基因突變會導致一種非常罕見的無丙種球蛋白血癥（agammaglobulinemia）。這種疾病的患者缺乏生產抗體的B細胞，因此很容易受到感染。這也說明， SWELL1 是B細胞正常發育所需的蛋白。

“此前有研究指出，因為中風會導致腦組織腫脹，所以這種體積敏感性的離子通道與中風有關。另外，這種蛋白可能還涉及了胰腺細胞的胰島素分泌。” Patapoutian 說。“這樣的線索有待我們一一解析。”