有趣!PLOS ONE:声音还会影响基因工作
2018/02/05
树上的鸟叫、林间的虫鸣、悠扬的旋律……各种各样的声音,让我们的世界缤纷多彩。但你知道吗?这些声音不但丰富了我们的听觉,还会影响我们基因的工作。京都大学生物研究所发表在PLOS ONE杂志上的最新研究证实,在听到声音的时候,某些“敏感”的基因会被抑制。而且,这些响应也因细胞类型而异。


图片来源:京都大学

细胞也能识别声音

“声音可以说是我们接收到的最重要、最普遍的环境信息。然而没有人研究过细胞对声音的反应,所以我们想知道,细胞是否可以识别声音?“这项研究的主要作者Masahiro Kumeta如此说。

而这项研究通过将各种不同的细胞类型暴露在不同的声音中进行实验,并在一段时间内进行基因表达分析,重点分析已知对物理刺激做出反应的基因。

把一系列细胞放置在一个装有全频扬声器的培养箱中,使用94.0分贝的声音向培养的细胞传递大约10 mPa的压力。研究人员基于对细胞的机械转导和超声效应的研究,通过改变频率、波形、成分和暴露时间等多种声音参数,分析了声音刺激的基因响应。


DOI: 10.1371/journal.pone.0188764

结果发现,这些机械敏感基因在1到2小时的暴露时间内被抑制了40%。而且,基因被抑制后,影响至少持续了4个小时。

细胞对声音的特异性反应

此外,研究发现,细胞的响应还取决于波形和分贝水平。当细胞暴露在方形或三角形波时,基因抑制效果并不明显。此外,一些基因在较高分贝时,没有显示复合抑制,其他基因甚至还进一步降低。这表明声音刺激会诱导细胞产生不同的反应。

研究结果还表明,这种刺激对细胞的影响差别还取决于细胞类型。ST2基质细胞和C2C12肌细胞表现出强烈的反应,而NIH3T3细胞部分和NB2a神经母细胞瘤细胞完全不敏感,提示细胞对声音的特异性反应。

团队负责人Shige H Yoshimura补充道,“我们的研究结果表明,可听声刺激会导致特定的基因反应。这些数据还表明,至少有两种机制参与:转录控制和RNA降解。这两者都是控制细胞中蛋白质产生的关键因素。”

研究小组正在计划继续验证他们的假设,以及寻找其他受影响的基因。Kumeta表示,使用不同的声音、细胞和实验装置的进一步研究,肯定会发现更多生命和声音之间的关系。

Yoshimura总结道:“除了细胞水平外,我们还将关注组织和机体水平的影响,以研究生命系统中声音响应的生物学意义。“

参考资料

Cells rockin' in their DNA: Team finds genes suppressed by sound stimulation

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  • Cell type-specific suppression of mechanosensitive genes by audible sound stimulation

    Audible sound is a ubiquitous environmental factor in nature that transmits oscillatory compressional pressure through the substances. To investigate the property of the sound as a mechanical stimulus for cells, an experimental system was set up using 94.0 dB sound which transmits approximately 10 mPa pressure to the cultured cells. Based on research on mechanotransduction and ultrasound effects on cells, gene responses to the audible sound stimulation were analyzed by varying several sound parameters: frequency, wave form, composition, and exposure time. Real-time quantitative PCR analyses revealed a distinct suppressive effect for several mechanosensitive and ultrasound-sensitive genes that were triggered by sounds. The effect was clearly observed in a wave form- and pressure level-specific manner, rather than the frequency, and persisted for several hours. At least two mechanisms are likely to be involved in this sound response: transcriptional control and RNA degradation. ST2 stromal cells and C2C12 myoblasts exhibited a robust response, whereas NIH3T3 cells were partially and NB2a neuroblastoma cells were completely insensitive, suggesting a cell type-specific response to sound. These findings reveal a cell-level systematic response to audible sound and uncover novel relationships between life and sound.

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