一種特殊蛋白控制細胞微管組織

2021-01-07 人民網

原標題:一種特殊蛋白控制細胞微管組織

在研究細胞結構時,可以根據形狀來推測其功能。植物細胞中有一個動態的骨架,負責引導細胞的生長、發育、運動和分裂。隨著時間推移,骨架的變化造就了細胞的形狀和行為,最終形成整個生物體的結構和功能。

據物理學家組織網近日報導,美國卡內基科學研究所對一種叫做GCP-WD的特殊組織蛋白進行了研究,發現這種蛋白控制著成核的位置、速度和細胞皮質陣列的形狀,對植物細胞骨架和細胞結構形成具有重要作用,對動物細胞骨架的組織也可能非常關鍵。相關論文發表在最近的《當代生物學》(Current Biology)雜誌上。

微管由微管蛋白聚合而成,形成細胞骨架。微管蛋白和類微管蛋白在進化過程中是極為「保守」的,許多細菌、真菌、高等植物和動物中都有,在生物細胞的生長和分裂中起著關鍵作用。人們對微管在動物細胞分裂中的作用已經相當了解。細胞的「有絲分裂」過程分為多個階段,其中包括複製一套細胞的DNA染色體,並分裂為兩個獨立的細胞。由微管構成的支架把複製那一半染色體拉開,並引導它們進入兩個新的子細胞。

但植物和動物的「微管輔助細胞分裂」之間還有一個重要區別。在動物細胞(以及酵母菌細胞)中,一般情況下,負責在分裂過程中分開染色體的微管圍繞著一個中心結構來組織;而在植物細胞中,微管陣列並沒有一個中心體。在沒有中心體幫助定位的情況下,微管是怎樣找準位置並履行自身功能的?人們對此還知之甚少,這正是伊哈特小組研究的焦點。

他們發現,一種叫做GCP-WD的蛋白質在哺乳動物的中心型微管組織結構中起了重要作用,也是植物細胞中單個微管形成、定位的關鍵。其作用遠不止在分裂過程中,對植物細胞整體骨架的組織和功能都至關重要。因此在確定植物細胞的形狀和功能上,GCP-WD是一個關鍵因子,影響著細胞的結構體系。

微管在神經細胞內含量豐富,是細胞組織和信息處理的中心。近年來,隨著量子理論和計算機的發展,許多物理學家對微管的作用也越來越感興趣。「我們在植物細胞中進行了定量活細胞研究,讓我們能『看到』微管是如何組織的背後的分子機制。」卡內基研究所戴維·伊哈特說,觀察GCP-WD的功能和運作,對研究動物細胞微管的科學家來說也很有意義。(常麗君)

相關焦點

  • 微管蛋白糖基化控制精子運動機制
    2021年1月13日訊/生物谷BIOON/---每個真核細胞的一個重要組成部分是細胞骨架。微管是由一種叫做微管蛋白的蛋白組成的小管,是細胞骨架的一部分。纖毛和鞭毛,是我們身體中大多數細胞中伸出的天線狀結構,含有許多微管。鞭毛的一個例子是精子的尾巴,它是雄性生育的重要條件,因而也是有性繁殖的重要條件。鞭毛必須以非常精確和協調的方式跳動,才能使精子逐步遊動。
  • 細胞核膜微管再生及微管正末端動態調控
    近些年來,人們發現許多微管生長起始於細胞內不同部位的非中心體微管組織中心(Bartolini and Gundersen, 2006)。不過,人們對非中心體微管組織中心生成微管和微管正末端動態時空調控的分子機制仍然理解不足。
  • 生命學院何塞課題組發文報導異位的微管會引起多倍體細胞的試圖分裂
    該論文發現了形成核周微管網絡是果蠅多倍體細胞的特徵,並揭示了微管結合蛋白Shot對於形成核周微管組織中心的重要作用。多倍體細胞可存在於二倍體生物體內這一現象在自然界中是廣泛存在的,並且常見於癌細胞。多倍體細胞是一種特殊類型的分化細胞,他們通過改變細胞周期從而實現了DNA的不斷複製,但卻不經歷細胞分裂時期。
  • Science:微管蛋白糖基化異常,男性不育的又一個潛在原因
    儘管微管涉及多種功能,但在大多數細胞類型和生物體中,它們在結構上高度相似。有人提出,是微管蛋白翻譯後修飾的組合形成的「微管蛋白密碼」使微管適應活細胞內的特定功能,但仍缺乏相關機制研究。糖基化是目前研究最少的微管蛋白翻譯後修飾之一;據了解,僅纖毛和鞭毛的微管存在糖基化。既往研究表明,糖基化對纖毛和鞭毛髮揮正常功能可能是必不可少的,但仍缺乏機制研究。
  • 微管蛋白糖基化可調控雄性生育能力
    微管蛋白糖基化可調控雄性生育能力 作者:小柯機器人 發布時間:2021/1/9 21:17:55 近日,法國巴黎文理研究大學Carsten Janke等研究人員合作發現,微管蛋白糖基化調控軸絲動力蛋白活性、鞭毛遊動以及雄性生育能力
  • Cell突破:解釋細胞基本組件γ-微管蛋白環複合物的精密結構!
    2020年5月7日訊 /生物谷BIOON /——人體的每個細胞都包含一個紐約地鐵系統的微縮模型--一個複雜的軌道網絡,稱為微管,貨物沿著它從一個地方移動到另一個地方。這個系統的完整性對生命至關重要:微管組裝不正確會導致多種疾病,包括阿爾茨海默病和癌症;以及在發育早期可能導致流產的問題。
  • Science:男性不育的新機制,微管蛋白糖基化可調控雄性生育能力
    微管(Microtubule)是真核細胞骨架的關鍵組成部分。儘管它們涉及多種功能,但在大多數細胞類型和生物體中,微管在結構上高度相似。 為了保持精子在直線上遊動,微管蛋白的酶修飾是必不可少的,其中一種修飾被稱為糖基化,是迄今為止對微管蛋白研究最少的修飾之一。 該研究對糖基化進行了更深入的研究,研究發現,在沒有這種微管蛋白修飾的情況下,鞭毛的跳動方式會受到幹擾,導致精子大部分會繞圈子遊動。
  • 高爾基體被證實是另一個微管形成來源
    生物谷報導:微管(microscopic)是細胞骨架的組成部分,起源於中心體(centrosome)。最近,範德比爾特大學醫學院研究人員再微管起源研究中獲得了重大突破。Irina  Kaverina博士與其同事發現高爾基體(Golgi  apparatus)是微管的另一個起源,指出了一種可能指導細胞運動和癌細胞入侵的新細胞機制。
  • Nat Commun & eLife:科學家成功揭開細胞分裂的奧秘 並闡明特殊...
    ,同時揭示了一種關鍵蛋白在超過25%的癌症類型中所起到的關鍵作用;相關研究結果或是重建整個細胞分裂機制的關鍵一步,有望未來幫助研究人員開發有效抑制癌細胞生長的新型療法。當細胞開始分裂時,一種由數千個稱之為微管的細絲組成的紡錘狀結構就會附著在染色體上,並將相同數量的細絲牽拉入每個新形成的細胞中,每個微管都是由單個微管蛋白分子組裝形成,由於染色體分離的錯誤會引發癌症,因此其必須在正確的時間和位置組裝形成微管,從而才能形成功能性的紡錘體,分支微管成核過程(Branching microtubule nucleation),即一個新的微管從一個現有的微管的側面形成,其對於這個過程至關重要
  • Science:揭示CLIP-170微管加快肌動蛋白絲延長機制
    2016年5月22日/生物谷BIOON/--在一項新的研究中,來自美國布蘭迪斯大學的一個研究小組證實在細胞中發現的CLIP-170微管(即結合著CLIP-170蛋白的微管)緊密地結合到蛋白formin上,從而加快肌動蛋白絲延長。該小組將一種螢光蛋白加入到這種微管中以便更好地理解蛋白CLIP-170在肌動蛋白絲組裝中的作用。
  • Science:微管橋組裝早期胚胎中的細胞骨架
    一種被稱作中心體(centrosome)的結構在大多數動物細胞(包括較老的胚胎)中充當微管組裝中心(microtubule-organizing center, MTOC)的作用,但是在哺乳動物的早期發育當中,中心體不會產生。Plachta團隊在小鼠胚胎的前幾輪細胞分裂期間研究了胚胎細胞中的微管,在此期間,他們注意到相鄰的胚胎細胞通過微管橋加以連接。
  • 微管蛋白豬腦Tubulin porcine brain應用介紹
    一、Tubulin porcine brain的用途主要表現在四個方面:1.抗微管蛋白配體的IC50和EC50測定;2.微管結合研究;3.微管蛋白單體結合研究;4.HDAC6研究;5.微管激活的運動蛋白atp酶分析。
  • 科學家首次在動物細胞中觀察到微管分支形成過程
    Thomas Maresca和高級研究員Vikash Verma表示,他們第一次在動物細胞中直接觀察和記錄到了一種叫做分支微管成核的通路,這是一種在細胞分裂過程中存在的機制,並且已經在細胞提取物和植物細胞中被觀察到,但尚未在動物細胞中獲得證實。
  • 因為「細胞骨架」被誤傷了
    秘密都在於細胞內一種重要的結構---微管。 微管是什麼? 類似於人體中具有骨骼系統,在大部分高等動物細胞中分布著很多由蛋白纖維交織而成的立體網絡體系,這些被稱作細胞骨架的結構在維持細胞形態,保持細胞正常功能方面都具有重要意義。細胞內含有大量的骨架蛋白,其中很重要的一種就是微管。
  • 劉兆鵬教授課題組在抗腫瘤多藥耐藥和高水溶性微管蛋白抑制劑研究方面取得進展
    以紫杉醇、長春新鹼和埃坡黴素為代表的微管蛋白抑制劑在臨床廣泛應用,單獨使用,或與靶向、免疫抗腫瘤藥物聯用,用於多種癌症的治療。但臨床應用的微管蛋白抑制劑大多水溶性差、存在一定的神經毒性,並在臨床應用中出現多藥耐藥等問題。
  • 科學家解析蛋白質量控制
    by Nudel for efficient clearance」的文章,提出了Nudel作為動力蛋白調節因子的新功能,有助於深入理解細胞內蛋白質量控制系統在空間上的精細調控。而且,胞質動力蛋白質(cytoplasmic dynein)複合物——一種能在微管上運動的分子馬達(molecular motor)——的調節蛋白質Nudel 可以直接結合錯誤摺疊的Gβ,將其裝載到該分子馬達上,進而運輸到中心體區域。 這一運輸過程顯著地促進了錯誤摺疊的Gβ的降解,而在後者過量時則使其積累在中心體周圍形成聚集體(aggresome)。
  • 神經元中特化纖毛內基於微管的細胞骨架三維結構
    在NusG脫離捕獲釋放後,RNA聚合酶失去了對RNA:DNA雜合體的控制並被滅活。他們的結構和功能分析表明,整個生命周期中的ρ和其他終止因子可能利用類似的策略以構象方式捕獲處於垂死狀態的轉錄複合物。在這一過程中,感受神經元中的力敏感離子通道可以將環境中的機械力刺激轉換為電信號,而細胞膜和細胞骨架等支撐結構則決定了力信號轉導的敏感性。研究人員在前序工作中發現果蠅I型機械力感受神經元樹突頂端存在特化的纖毛結構,該結構中存在著由非中心體微管構成的高級細胞骨架結構,該結構具有結構支撐和力學感受雙重功能。
  • 【細生】 細胞骨架
    1、概念:微管(microtubule,MT)是真核細胞內由微管蛋白和微管結合蛋白組裝成的中空長管狀細胞器。>·微管組織中心(mincrotubule organizing center,MTOC):細胞質中微管組裝的起始點和核心,常見的有中心體,纖毛基體。
  • 運動紊亂的精子,不被修飾的蛋白
    研究顯示,其關鍵在於一種蛋白質修飾機制,動物實驗提供的直接證據表明,缺少這種特殊的蛋白質修飾,精子無法保持直線運動,只能原地打轉,最終導致雄性不育。其中,精子鞭毛的核心由微管蛋白組成,同時還有數以萬計的微型分子馬達,即動力蛋白(dynein),它們緊密協調,有節奏地彎曲微管,導致鞭毛跳動和轉向。微管蛋白廣泛存在於各種細胞中,參與多種生理活動。
  • 分子細胞卓越中心揭示細胞自主性調節皮層神經元極化的新機理
    該研究揭示,Wdr47蛋白通過影響Camsap家族蛋白的亞細胞定位選擇性地調節微管動態性,從而調控胚胎發育過程中皮層神經元的極化。  神經元(神經細胞)是神經系統的基本結構和功能單元。它們通常具有多根短而粗的樹突以及一根長而細的軸突分別用於接收和輸出生物信號。因此,神經元不論在形態還是功能上都是高度極性化的。神經元發育異常會導致精神或運動性疾病。