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(gè)多學(xué)科科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并描述了裂變酵母細(xì)胞獲得管狀形狀的新機(jī)制。

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洛桑大學(xué)馬丁實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家在索菲·馬丁 (Sophie Martin) 的帶領(lǐng)下，利用光來(lái)激活轉(zhuǎn)基因裂變酵母細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程。那里的團(tuán)隊(duì)成員在進(jìn)行此類(lèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們注意到某種蛋白質(zhì)在被引入細(xì)胞時(shí)會(huì)從細(xì)胞生長(zhǎng)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。

“我們開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算模擬，將細(xì)胞膜‘生長(zhǎng)’與蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，并模擬了我們?cè)谂c他們討論后考慮的其他一些假設(shè)，”理論物理學(xué)家 Vavylonis 說(shuō)。

這種多學(xué)科合作結(jié)合了建模和實(shí)驗(yàn)來(lái)描述一個(gè)以前未知的生物過(guò)程。研究小組發(fā)現(xiàn)并描述了一種簡(jiǎn)單的酵母細(xì)胞用來(lái)獲得其形狀的新機(jī)制。他們?cè)谧罱黄凇?em>科學(xué)進(jìn)展》上的一篇名為“分泌誘導(dǎo)質(zhì)膜流動(dòng)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(duì)細(xì)胞膜相關(guān)蛋白分布的影響。流動(dòng)性低的蛋白質(zhì)（綠色）與流耦合并從分泌區(qū)耗盡。來(lái)源：利哈伊大學(xué)和洛桑大學(xué)

Vavylonis 說(shuō)，當(dāng)細(xì)胞移動(dòng)或生長(zhǎng)時(shí)，它們必須在這些生長(zhǎng)區(qū)域添加新的膜。膜遞送的過(guò)程稱為胞吐作用。細(xì)胞還必須將這種膜運(yùn)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(zhǎng)。

“我們證明了這些過(guò)程是耦合的：局部過(guò)量的胞吐作用導(dǎo)致一些附著在膜上的蛋白質(zhì)從生長(zhǎng)區(qū)域移動(dòng)（'流動(dòng)'），”Vavylonis 說(shuō)。“這些離開(kāi)的蛋白質(zhì)標(biāo)記了非生長(zhǎng)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?！?/p>

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

由博士后助理 David Rutkowski 帶頭的 Vavylonis 團(tuán)隊(duì)的模擬導(dǎo)致了 Martin 小組隨后進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。Vavylonis 和 Rutkowski 分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以確認(rèn)他們?cè)谀M中注意到的蛋白質(zhì)分布與從活細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中收集的數(shù)據(jù)相匹配。

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該團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)工作可能對(duì)研究與細(xì)胞生長(zhǎng)和膜運(yùn)輸相關(guān)的過(guò)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(guò)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(shuō)?！澳Ｊ酵ㄟ^(guò)涉及持續(xù)流動(dòng)和周轉(zhuǎn)的物理過(guò)程建立起來(lái)?！?/p>

“我們能夠?yàn)槟ち鲌D案化模型提供支持，”Vavylonis 說(shuō)?！白罱K，馬丁小組能夠利用這些知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)形狀可以通過(guò)光控制的細(xì)胞?！?/p>

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