粟酒裂殖酵母酵母細(xì)胞分裂。

利哈伊大學(xué)和洛桑大學(xué)的一個多學(xué)科科學(xué)家團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)并描述了裂變酵母細(xì)胞獲得管狀形狀的新機制。

洛桑大學(xué)馬丁實驗室的實驗生物學(xué)家在索菲·馬丁 (Sophie Martin) 的帶領(lǐng)下，利用光來激活轉(zhuǎn)基因裂變酵母細(xì)胞中的過程。那里的團(tuán)隊成員在進(jìn)行此類實驗時，他們注意到某種蛋白質(zhì)在被引入細(xì)胞時會從細(xì)胞生長區(qū)域移位。因此，他們聯(lián)系了利哈伊大學(xué)物理系 Vavylonis 小組的負(fù)責(zé)人 Dimitrios Vavylonis，以找出原因。

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“我們著手進(jìn)行計算模擬，將細(xì)胞膜‘生長’與蛋白質(zhì)運動相結(jié)合，并模擬了我們在與他們討論后考慮的其他一些假設(shè)，”理論物理學(xué)家 Vavylonis 說。

這種多學(xué)科合作結(jié)合了建模和實驗來描述一個以前未知的生物過程。研究小組發(fā)現(xiàn)并描述了一種簡單的酵母細(xì)胞用來獲得其形狀的新機制。他們在最近一期《科學(xué)進(jìn)展》上的一篇名為“分泌誘導(dǎo)質(zhì)膜流動的細(xì)胞模式化”的論文中描述了這些結(jié)果。

圖像描繪了膜流對細(xì)胞膜相關(guān)蛋白分布的影響。流動性低的蛋白質(zhì)（綠色）與流耦合并從分泌區(qū)耗盡。學(xué)分：利哈伊大學(xué)和洛桑大學(xué)

Vavylonis 說，當(dāng)細(xì)胞移動或生長時，它們必須在這些生長區(qū)域添加新的膜。膜遞送的過程稱為胞吐作用。細(xì)胞還必須將這種膜運送到特定位置，以保持方向感——稱為“極化”——或以協(xié)調(diào)的方式生長。

“我們證明了這些過程是耦合的：局部過量的胞吐作用導(dǎo)致一些附著在膜上的蛋白質(zhì)從生長區(qū)域移動（'流動'），”Vavylonis 說。“這些離開的蛋白質(zhì)標(biāo)記了非生長的細(xì)胞區(qū)域，從而建立了一種自我維持的模式，從而產(chǎn)生了這些酵母細(xì)胞的管狀形狀。”

這是第一次確定這種細(xì)胞圖案化機制——細(xì)胞在其表面獲得空間不均勻性的過程。

由博士后助理 David Rutkowski 帶頭的 Vavylonis 團(tuán)隊的模擬導(dǎo)致了 Martin 小組隨后進(jìn)行的實驗測試。Vavylonis 和 Rutkowski 分析了實驗結(jié)果，以確認(rèn)他們在模擬中注意到的蛋白質(zhì)分布與從活細(xì)胞實驗中收集的數(shù)據(jù)相匹配。

該團(tuán)隊表示，這項工作可能對研究與細(xì)胞生長和膜運輸相關(guān)的過程的研究人員特別感興趣，例如神經(jīng)生物學(xué)家和研究癌細(xì)胞過程的研究人員。

“我們的工作表明，生物系統(tǒng)中的模式通常不是靜態(tài)的，”Rutkowski 說?！澳Ｊ酵ㄟ^涉及持續(xù)流動和周轉(zhuǎn)的物理過程建立起來?！?/p>

“我們能夠為膜流圖案化模型提供支持，”Vavylonis 說?！白罱K，馬丁小組能夠利用這些知識來設(shè)計形狀可以通過光控制的細(xì)胞?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

VM3000I科研級三目倒置金相顯微鏡

Veneta Gerganova、Iker Lamas、David M. Rutkowski、Aleksandar Vje?tica、Daniela Gallo Castro、Vincent Vincenzetti、Dimitrios Vavylonis 和 Sophie G. Martin 于 2021 年 9 月 17 日撰寫的“分泌誘導(dǎo)的質(zhì)膜流動的細(xì)胞模式化”，科學(xué)進(jìn)展。
DOI：10.1126/sciadv.abg6718

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