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科学家发现新型分子开关

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来源: 作者: 2019-05-17 00:38:47

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在标准的生物学课本上,细胞被描写为一种内涵均等的生物质体,但是在真实生命中,其实细胞是有前端和后端,顶端和底端区别的,而且这类极性作用重要,比如决定了酵母细胞在哪一端出芽。

几年前,托瓦斯医学研究所的李容(Rong Li,音译)博士曾揭露了酵母中建立这种细胞极性的基础生物学机制的许多详细内容,近期他们又与堪萨斯大学医学院的研究人员发表了题为“Flippase-mediated phospholipid asymmetry promotes fast Cdc42 recycling in dynamic maintenance of cell polarity”的文章,利用一种尖端显微技术,结合先进的计算方法,发现了一个令人惊讶的新型分子开关。这一成果公布在《自然—细胞生物学》(Nature Cell Biology)杂志上。

这项研究发现酵母中的一种酶能开启一种特殊机制,推动磷脂(phospholipids)分子从细胞外翻转到细胞内来,而且研究人员发现这类精细复杂的机制不仅仅存在于酵母中,哺乳动物也存在。这就为探索细胞极性产生的机制打开了新的一扇窗,也将有助于解析肝脏细胞如何产生极性,以及在疾病中的作用机制。

文章的通讯作者是斯托瓦斯医学研究所的李蓉教授,这位华裔女科学家的教育背景几乎都是在数一数二的高校中完成:1988年毕业于耶鲁大学,1992年加州大学旧金山分校获得博士学位,之后到加州大学伯克利分校进行博士后研究,1994年进入哈佛医学院。她表示,“细胞极性对于解析大多数细胞的特殊功能具有重要意义”,“我们的这一发现将提供更多的机制线索,我们也希望其他研究员能从这项研究中获益,用于细胞研究中。”

几十年前,科学家们认为细胞极性也许是由外部因素,比如细胞外的空间化学信号决定的,但是研究人员通过长期的视察,发现细胞无需外部信号,也能进行极化,这说明细胞内部具有极化和出芽能力。

这项最新研究提出了解析这一过程的一个重要机制,细胞膜内的一种份子——Cdc42扮演了重要的调控作用,在一个非极性细塑身秘诀大公开
胞中,Cdc42随机的分布在细胞膜上和细胞内,而当被激活的时候,这一份子就会刺激细胞骨架微丝的形成,从而引导自由悬浮的Cdc42聚集到细胞膜上Cdc42所在之处。细胞膜上某些部分的Cdc42就比其它地方更多了,微丝就能开启这1进程,最终细胞会在Cdc42高浓度处进行出芽。

固然这一进程其实不如上述的那么简单,为了能准确的观察到这1过程,研究人员采用了尖端的荧光涨落谱方法(Fluorescence Fluctuation Spectroscopy,生物通译),这一方法能通过分析微小探测区域内的荧光涨落信号,获得粒子亮度、扩散系数和溶液浓度等信息,如果加入Monte Carlo模拟方法,就能有效去除低亮度、高浓度背景组分自荧光和均匀分布系统噪声产生的影响。

这项研究为更好的理解所有类型中的细胞极性提出了新观点,也证明了新型研究技术的有效作用,这些都将帮助研究人员进一步探索细胞的分子机制。下一步这一研究组将进一步了解翻转的分子机制。

李容教授研究组的研究重点包括:I.细胞极性的确立(Establish《中国喜剧星》:首期爆笑登场无尿点
ment of cell polarity);II.胞浆移动(Cytokinesis);III. 细胞运动和形态发生(Cell motility and morphogenesis)。他们曾发表多篇重要的研究论文,比如他们曾发现细胞对抗干扰其基本分裂过程的秘密,这1发现也许解释了癌症细胞如何能回避机体天然防御机制,和化疗过程的。 (来源:生物通 张迪)

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