Science Advances描述前所未见的生物过程：细胞是如何获得它们的形状的？

时间：2021-09-22 00:00:00 来源：网络整理

洛桑大学马丁实验室的实验生物学家们正在进行一项研究，利用光来激活转基因分裂酵母细胞的过程，该研究由索菲·马丁教授领导。在进行这样的实验时，他们注意到一种特定的蛋白质，当被引入细胞时，会从细胞生长区域转移出来。所以，他们联系了Dimitrios Vavylonis，他是利哈伊大学物理系Vavylonis小组的负责人，想找出原因。

理论物理学家Vavylonis说:“我们继续进行了计算模拟，将细胞膜的‘生长’与蛋白质运动结合起来，并在与他们讨论后考虑了一些其他假设。”

这种多学科合作结合了建模和实验来描述一个以前未知的生物过程。研究小组发现并描述了一种简单酵母细胞用来获得形状的新机制。他们在最新一期《科学进展》(Science Advances)杂志上发表的一篇名为《通过分泌诱导的质膜流动形成细胞模式》(Cell patterning by secretinduced plasma membrane flows)的论文中描述了这些结果。

Vavylonis说，当细胞移动或生长时，它们必须在这些生长区域添加新的膜。膜输送的过程称为胞吐作用。细胞还必须将这层膜传送到一个特定的位置，以保持方向感，即所谓的“极化”，或以协调的方式生长。

Vavylonis说:“我们证明了这些过程是耦合的:局部过量的胞吐作用导致一些附着在细胞膜上的蛋白质从生长区域移动(‘流动’)。”“这些离开的蛋白质标记了非生长细胞区域，从而建立了一种自我维持的模式，从而产生了这些管状酵母细胞。”

这是细胞模式的机制——细胞获得其表面空间不均匀性的过程——第一次被确认。

Vavylonis团队的模拟，由博士后助理David Rutkowski领导，引导马丁团队进行实验测试。Vavylonis和Rutkowski分析了实验结果，以确认他们在模拟中注意到的蛋白质分布与从活细胞实验中收集到的数据相匹配。

该团队表示，这项工作可能会对研究细胞生长和膜传输相关过程的研究人员，如神经生物学家和研究癌细胞过程的研究人员产生特别的兴趣。

“我们的研究表明，生物系统中的模式通常不是静态的，”Rutkowski说。“模式是通过物理过程建立起来的，这些物理过程包括持续的流动和更替。”

Vavylonis说:“我们能够为膜流模式提供支持。”“最后，马丁小组能够利用这一知识来设计可以由光控制形状的细胞。”

DOI

10.1126 / sciadv.abg6718

Cell patterning by secretion-induced plasma membrane flows

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