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Cell:DNA的功能仅是携带遗传信息,那你Out了!它还让细胞膨胀

  日期:2018-02-11  来源: 基因测序产业网



如今,在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员针对细胞形成的根源取得了一项意想不到的发现。相关研究结果发表在2018年2月8日的Cell期刊上,论文标题为“Chromosome Translocation Inflates Bacillus Forespores and Impacts Cellular Morphology”。


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图片来自Valentina Brostean。


作为生命的基本单元,细胞是所有有机体中研究得最为详细的组分之一。然而关于细胞是如何塑造的等基本过程的细节仍然是一个谜。如今,在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员针对细胞形成的根源取得了一项意想不到的发现。相关研究结果发表在2018年2月8日的Cell期刊上,论文标题为“Chromosome Translocation Inflates Bacillus Forespores and Impacts Cellular Morphology”。


正如这项研究中报道的那样,生物学家Javier Lopez-Garrido、Kit Pogliano和他们在加州大学圣地亚哥分校和英国伦敦帝国学院的同事们发现DNA在细菌细胞的形成过程中发挥着一种意想不到的结构作用。


通过研究枯草芽孢杆菌,这些研究人员利用一系列实验和技术揭示出除了用于编码遗传信息之外,DNA也给细菌细胞“打气”。


Lopez-Garrido说,“我们的研究表明DNA的作用是像气球中的空气一样,让细胞膨胀。众所周知,DNA是携带遗传信息的分子,但越来越明显的是,它也做与这一点不相关的其他事情。”


这些研究人员说,这些结果可能与人类细胞的产生和塑造方式有关,也有助于解释细胞核和线粒体的基础过程和结构。这个结果也可能允许科学家们看到细胞生命本身的起源。 Lopez-Garrido说,现代的细菌细胞已产生多种机制来控制它们的内部压力。然而,在地球上的生命刚开始产生时,这些机制并不存在于原始细胞中。DNA能够让细胞膨胀的发现可能允许科学家能够更好地理解地球上出现的第一个细胞的生理机能。


Pogliano说,“生物学家倾向于认为细胞生长遵循正常的生物合成途径,但是我们发现了一个不正常的途径,这是因为它并不依赖于正常的细胞生长所需的过程。细胞生长所需的一切是利用DNA及其携带的正电荷离子让它膨胀,和能够制造更多的膜,因此细胞就能够变得更大,除此之外,似乎就没有什么其他需要的。”


这些研究人员利用延时荧光显微镜(time-lapse fluorescent microscopy)追踪枯草芽孢杆菌通过一种被称作芽孢形成(sporulation)的过程形成的细菌细胞。在这个过程中,细胞分裂成一个母细胞和一个更小的细胞,或者说前芽孢(forespore)。通过利用低温电子断层扫描技术捕获这个过程中的大特写镜头,他们还观察到这个母细胞在一个拉伸和肿胀的过程中利用DNA让给这个前芽孢膨胀,最终形成一个新的鸡蛋形细胞。


Pogliano说,“我们刚开始抓住物理学如何影响有机体的最表面一层,这真是太神奇了。这是一个非常简单的生物物理性质影响细胞形状的一个独特的例子,它说明了物理学家与生物学家密切合作的价值。理解物理学和生物学如何相互交叉是未来发展的一个巨大领域。”



参考文献:

Javier Lopez-Garrido, Nikola Ojkic, Kanika Khanna et al. Chromosome Translocation Inflates Bacillus Forespores and Impacts Cellular Morphology. Cell, 8 February 2018, 172(4):758–770, doi:10.1016/j.cell.2018.01.027


本文来源于:生物谷



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