科学家发现我们细胞中分子分选站的形成和维持方式

我们体内的细胞是不断进行生产和加工物质以保持生命的车间。当一种物质进入细胞进行处理时,它会被细胞外膜的一部分包围,形成一个囊。囊然…

我们体内的细胞是不断进行生产和加工物质以保持生命的车间。当一种物质进入细胞进行处理时,它会被细胞外膜的一部分包围,形成一个囊。囊然后萌芽进入细胞,并成为包含该物质的囊泡。细胞摄入的这种物质称为胞吞作用。然后,囊泡与内体快速融合,内体通常也被称为“分拣站”。该物质从内体循环回细胞膜(用于退出细胞),或转发至溶酶体(一种含有分解物质的酶的细胞器)以降解。进入细胞的物质(进而成为内体)可能是营养物质或信号分子,需要进行处理,甚至可能导致疾病的致病病毒。因此,充分了解内体如何形成和维持的分子基础极为重要。

科学家发现我们细胞中分子分选站的形成和维持方式

本领域的学者普遍接受这些内体是通过一种机制形成和维持的,其中从细胞膜行进的囊泡不断地融合入其中。但在最近发表于《传播生物学》上的一项研究中由东京科学大学的Toshima Jiro教授带领的一组来自日本和奥地利的科学家称,从高尔基体中转运出来的囊泡是另一个至关重要的细胞器,而不是从细胞膜中转运出来的囊泡对于内体的形成和维持。“我们的研究表明内吞囊泡的内在化不是必不可少的,但是从高尔基反式网络[TGN; Golgi]来的囊泡转运至关重要”,长野诚人的科学家团队(东京科技大学) ,丰岛顺子(东京工业大学),达里亚·伊丽莎白·西克斯豪斯(奥地利科技学院)和丰岛次郎说。

他们的主张基于一系列实验的结果,涉及将突变或药物(两种药物称为布雷菲德菌素A和莫能菌素)引入酵母细胞,以阐明内体形成的机制。作为实验的一部分,他们首先使用了突变酵母菌株,该菌株具有导致内吞作用过程中缺陷的突变。也就是说,它们导致细胞膜物质的摄取受到阻碍。通过观察突变的细胞,他们发现介导内体形成的蛋白质Rab5像往常一样位于内体,导致正常的内体形成。

然后,他们将这两种药物引入酵母细胞,以抑制高尔基体中含有特定蛋白质的囊泡的转运。通过这样做,他们期望发现这些囊泡是否是形成和维持内体的必需物质。他们看到较少的Rab5定位于内体,阻碍了内体的形成。

在进一步的类似实验中,Toshima教授及其小组发现,某些驻留在高尔基体中或被吸收到高尔基体中的蛋白质从高尔基体转运到了内体,在那里它们激活Rab5并引发内体的形成。从高尔基体中缺失或失活对这些蛋白的转运至关重要的基因最终会影响内体的形成。

因此,综合考虑所有这些结果,似乎胞吞作用对于内体的形成和维持不是必需的,但是从高尔基体的囊泡转运是必需的。丰岛教授说:“我们的结果提供了不同的内体形成观点,并将TGN确定为内体最佳维护和功能的关键位置。”

鉴于内体对于细胞的功能以及有机体的功能至关重要,因此了解其维持机制至关重要。这项令人信服的研究结果揭示了该机制的一小部分,还有很多尚待发现。即使这样,对细胞处理体内物质的核心途径之一的认识的这种进步也可以导致对涉及缺陷性内体的疾病的分子基础的理解得到增强,从而导致对此类疾病的更好的治疗。

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