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科学家发现隐藏在植物细胞内的意外结构

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娱乐云英泰 2020-12-11 11:54

尽管我们认为内部的细胞和构成它们的细胞器的映射非常精确,但似乎仍有一些惊喜。

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图注:4天大拟南芥植物细胞的过氧化物酶体。

一组研究人员刚刚发表了一篇论文,描述了细胞器内存在的令人惊讶的结构——数十年来一直没有被发现。

细胞器被称为过氧化物酶体(peroxisome)–充满了称为管腔的颗粒状蛋白质基质的气泡状单膜。它们不是最重要的细胞机制(不完全是线粒体或细胞核),但这些非常非常小的细胞器官在分解和合成分子中起关键作用。

在植物细胞的过氧化物酶体内部,研究人员惊讶地发现了囊泡-我们认为细胞器没有这种囊泡。

过氧化物酶体漂浮在所有多细胞生物的细胞周围,去除了含氧的反应性分子并有助于分解脂肪。在人类和其他哺乳动物中,它们只有0.1微米-足够小,即使使用高倍显微镜,也看不到太多东西。

赖斯大学生物化学家扎卡里·赖特解释说:“酵母和哺乳动物细胞中的过氧化物酶体比光的分辨率要小。”“使用荧光显微镜,您只能看到一个点。这只是光的极限。”

但是赖特在发现过氧化物酶体中意想不到的结构时正在研究拟南芥植物。

拟南芥,一种豆瓣菜,确实有很大的过氧化物酶体。在幼苗中,它们可以是9到12微米,足够大,不仅可以在显微镜下清楚地区分,而且可以在它们内部窥视。

赖特说:“明亮的荧光蛋白,与拟南芥中更大的过氧化物酶体结合在一起,使这种现象变得极为明显,也更容易发现。”“我回顾了六十年代有关过氧化物酶体的非常古老的文献,发现他们观察到了相似的东西,只是不了解它们。”

图注:四天大拟南芥植物细胞的过氧化物酶体。(扎卡里·赖特/莱斯大学)

如上图所示,研究小组发现,除了我们所知道的正常膜外,细胞器内部还有许多其他膜,也称为囊泡。

这些囊泡(绿色表示膜)漂浮在管腔(粉红色)中。

囊泡通常用于在细胞周围或细胞器内部转运分子。它们将分子安全地塞在不透水的茧中,在那里它们不会与细胞的其他部分发生反应。

研究小组在新论文中写道:“利用拟南芥系统的优势,我们的发现挑战了过氧化物酶体作为简单单膜细胞器的长期观点,并可能有助于解决过氧化物酶体功能和进化中的基本问题。”

尽管我们需要做更多的研究来确认新发现的过氧化物囊泡也存在于人体细胞中,以及它们的实际作用,但研究小组还是有一些想法。

"当你想到一种传统的生化反应时,我们只是在细胞的水环境中漂浮着一种基质漂——内腔——并与酶相互作用;如果你发现有东西不想在水里闲逛,那也就不好了,"赖特说。

“因此,如果您使用这些膜溶解不溶于水的代谢物,并允许更好地利用腔内酶,那么这可能是一种更有效地处理这种新陈代谢的一般策略。”

该研究已发表在《自然通讯》上。

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