細(xì)胞分裂新機(jī)制
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng) 來(lái)源：生物通 / 2017-02-20 07:54:01
細(xì)胞的分裂是生物生命中最關(guān)鍵的機(jī)制。25年前，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)細(xì)菌能通過在中心位置形成一個(gè)Z形環(huán)而分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，但是一直以來(lái)他們都不清楚其中具體的細(xì)胞分裂機(jī)制。
現(xiàn)在來(lái)自哈佛大學(xué)等處的研究人員利用先進(jìn)的顯微鏡，成功解開了這個(gè)謎題，發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌如何做到這一點(diǎn)的：它們似乎能在25分鐘內(nèi)，借助于多個(gè)分子“磚（bricklayers）”從外部構(gòu)建一個(gè)新的細(xì)胞壁。而且完成出乎意料的是這些“磚”會(huì)在“踏車（treadmilling，生物通譯）”的指導(dǎo)下，沿著細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)移動(dòng)。而且細(xì)胞壁的構(gòu)建也是從在前面連續(xù)移動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)開始，后面緊跟著就會(huì)連續(xù)拆卸。
這項(xiàng)研究是通過先進(jìn)的顯微完成，這就需要在細(xì)胞壁上加入彩色標(biāo)簽，通過每次僅僅幾秒鐘的構(gòu)建材料的顏色變化，研究人員觀察到這個(gè)不是一個(gè)連續(xù)的過程，而是每次發(fā)生在不同位置的過程。驅(qū)動(dòng)引擎是FtsZ，這種蛋白構(gòu)建了一個(gè)拱形的聚合物，通過一種稱為“踏車”的現(xiàn)象移動(dòng)，其命名來(lái)自中世紀(jì)的舊踏車。
荷蘭代爾夫特理工大學(xué)CeesDekker教授解釋道：“利用這種踏車，研究人員可以在前端加入一些材料來(lái)構(gòu)建移動(dòng)，同時(shí)從后部去除它們。我們的研究表明，細(xì)胞也使用這種現(xiàn)象來(lái)建造細(xì)胞壁。”
這種細(xì)胞壁是在許多協(xié)作蛋白的幫助下構(gòu)建的，其中FtsZ是最重要的部分。
“我們的新發(fā)現(xiàn)解決了25年來(lái)一直存在的關(guān)于FtsZ如何協(xié)調(diào)細(xì)胞分裂的謎題，這種蛋白就像是一種腳手架支持物，整個(gè)構(gòu)建過程就是在其上發(fā)生的，但它又不是滾動(dòng)的腳手架，而是不斷地翻新自己的固定腳手架：細(xì)胞一直在構(gòu)建細(xì)胞壁過程中形成新的腳手架。構(gòu)成細(xì)胞壁的建筑機(jī)器受到腳手架的調(diào)控，因此跟隨著后者的速度。如果細(xì)胞同時(shí)有多套不同的腳手架，那么10-15分粥就能構(gòu)建細(xì)胞壁。同時(shí)其它蛋白也發(fā)揮作用，確保DNA是正確的被分成兩部分，還有細(xì)胞膜是正確的關(guān)閉等等。整個(gè)細(xì)胞分裂的過程十分迷人。”
通過了解細(xì)菌細(xì)胞的整個(gè)分裂機(jī)制，就能為研發(fā)新型抗生素帶來(lái)新的契機(jī)，未來(lái)我們還需要掌握更多細(xì)菌的知識(shí)，才能制造出更多的武器對(duì)抗多種疾病。
當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，包含我們遺傳信息的染色體被分離到兩個(gè)新的子細(xì)胞。在這個(gè)過程中如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，就可能會(huì)導(dǎo)致疾病。科學(xué)家學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里制造了一種人工染色體，來(lái)研究細(xì)胞是如何自我更新的——一個(gè)被稱為細(xì)胞分裂的過程。該方法允許研究人員研究參與細(xì)胞分裂的關(guān)鍵因子，包括形成很多染色體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，與幫助協(xié)調(diào)處理這個(gè)過程的DNA片段。
近期來(lái)自愛丁堡大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分裂過程會(huì)構(gòu)建出一道保護(hù)性的屏障，使著絲粒免于被染色體的其他部分影響，可防止致病性錯(cuò)誤的發(fā)生。
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