高分辨率实验室实验展示了细胞如何进食——解决了细胞生物学中存在 40 年历史的问题
高分辨率实验室实验展示了细胞如何“进食”——解决了细胞生物学中存在 40 年历史的问题
一项新的研究显示了细胞膜如何弯曲以形成“嘴”，使细胞能够消耗周围的东西。
“就像我们的饮食习惯基本上塑造了我们身体的任何东西一样，细胞‘吃’的方式对细胞的健康很重要，”俄亥俄州立大学物理学副教授、该研究的主要作者 Comert Kural 说。“直到现在，科学家们还没有理解这种情况发生的机制。”
这项最近发表在《发育细胞》杂志上的研究发现，细胞的细胞间机制组装成一个高度弯曲的篮状结构，最终长成一个封闭的笼子。科学家们此前认为，结构始于扁平晶格。
Kural 说，膜曲率很重要：它控制着将物质进出细胞的口袋的形成。
囊袋捕获细胞周围的物质，在细胞外物质周围形成，然后变成囊泡——红细胞大小的百万分之一的小囊。囊泡携带对细胞健康至关重要的东西——例如蛋白质——进入细胞。但它们也可能被可以感染细胞的病原体劫持。
但是，这些口袋是如何由以前被认为是扁平的膜形成的，这个问题困扰了研究人员近 40 年。
“这是细胞研究中的一个争议，”库拉尔说。“而且我们能够使用超分辨率荧光成像来实际观察活细胞内这些口袋的形成，因此我们可以回答它们是如何产生的问题。
“简单地说，与之前的研究相比，我们制作了高分辨率的细胞电影，而不是拍摄快照，”库拉尔说。“我们的实验表明，蛋白质支架一旦被招募到囊泡形成部位，就会开始使下面的膜变形。”
库拉尔说，这与之前的假设形成鲜明对比，即细胞的蛋白质支架必须经过能量密集型重组才能使膜弯曲。
细胞消耗和排出囊泡的方式对生物体起着关键作用。这个过程有助于清除血液中的坏胆固醇；它还传输神经信号。众所周知，这个过程会在几种疾病中分解，包括癌症和阿尔茨海默病。
“了解膜结合囊泡的起源和动力学很重要——它们可用于输送药物用于药用目的，但与此同时，它们会被病毒等病原体劫持进入并感染细胞，”库拉尔说。“我们的结果很重要，不仅关系到我们对生命基本原理的理解，也关系到制定更好的治疗策略。”
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参考：
“从头内吞网格蛋白涂层在其形成的早期阶段形成曲率”，作者：Nathan M. Willy、Joshua P. Ferguson、Ata Akatay、Scott Huber、Umidahan Djakbarova、Salih Silahli、Cemal Cakez、Farah Hasan、Henry C. Chang , Alex Travesset, Siyu Li, Roya Zandi, Dong Li, Eric Betzig, Emanuele Cocucci 和 Comert Kural，2021 年 11 月 12 日，发育细胞。
DOI: 10.1016/j.devcel.2021.10.019
俄亥俄州立大学药学院助理教授 Emanuele Cocucci 与加州大学伯克利分校、加州大学河滨分校、爱荷华州立大学、普渡大学和中国科学院的研究人员共同撰写了这项研究。