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破裂的非洲爪蟾蛙卵的细胞质会自发地重组为细胞状区室

斯坦福大学医学院研究人员的一项研究表明,破裂的非洲爪蟾蛙卵的细胞质会自发地重组为细胞状区室。

我们被吓坏了。如果混合一台计算机,最终将只剩下一小部分计算机,它们甚至无法添加两个和两个。但是,瞧,细胞质会重组。”

值得注意的是,自组装隔室保留了进行分裂的能力,并且可以形成较小的隔室。先前的研究表明,某些亚细胞结构,例如中心体和内质网,可以通过其纯化的成分自组装外部细胞,表明这些结构具有一定的自组织能力。但是,这项新研究提供了第一个以整个细胞的规模和复杂性进行自我组织的例子。

费雷尔(Ferrell)是这项研究的资深作者,该研究将于11月1日在《科学》杂志上发表。主要作者是博士后学者郑贤瑞博士。

车厢自发形成

这一发现依赖于郑的观察。在研究被称为程序性细胞死亡的分子过程时,他注意到青蛙卵细胞质提取物管中的细胞核表现出乎意料。程说,大约30分钟后,原子核已经组织好,所以两个原子核之间的距离几乎相等。当他在显微镜载玻片上对细胞质提取物进行成像时,他发现细胞质提取物形成了类似于细胞片的独特隔室。

“如果采集青蛙卵的细胞质-请注意,细胞质已被均质化,因此无论那里的空间结构已被完全破坏-只要将其置于室温下,它就会自我重组并形成小细胞类单位。这真是太神奇了。”这些细胞状区室形成是否添加爪蟾精子核,表明该行为依赖于卵固有的物质。

为了了解这种现象的潜在机理,研究人员测试了隔室的形成是否受到细胞骨架蛋白,运动蛋白和激活其他蛋白的激酶的化学​​抑制剂的影响。这种方法表明,ATP是细胞的主要能量来源,而微管,提供结构支持的细胞骨架细丝是形成隔室所必需的。Dynein是一种运动蛋白,也需要进行适当的微管定位。

自组织隔间分裂

研究人员发现,这些隔室可能会经历25轮以上的分割,这表明该过程非常可靠。程说,这种分裂也是还原性的,因为细胞质的总量保持恒定,并且每个周期都被分成越来越小的隔室。他说:“你是从卵中提取物质的,并且它的分裂方式让人联想到胚胎的发育。”“就像他们应该被当作一个真正的蛋一样。”这些像细胞一样的隔室不仅看起来像细胞。他们也像他们一样分裂。研究人员在鉴定隔室形成时使用的卵提取物含有一种化学物质,可阻止细胞进入细胞周期。当去除这种化学物质并添加精子核时,卵提取物形成了分隔成较小隔室的隔室。

未来发展方向

所有这些发现表明,非洲爪蟾卵细胞质具有产生细胞基本空间组织的内在能力,甚至具有其某些功能。然而,一个悬而未决的问题是这种现象在鸡蛋的正常生理中起什么作用。另一个问题是这种自我组织的能力是卵特有的还是其他类型的细胞共有的。

研究人员还希望进一步了解发生自组织的必要条件。费雷尔说:“我现在最喜欢的问题是,我们可以建立一个简单的模型来说明组织过程的基础吗?还是我们必须做一些非常复杂的事情,例如说明我们知道微管可以做到的每件事?做?”

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