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解开数十年细胞胞吞谜题

欧洲分子生物学实验室(EMBL)的研究人员解开了困扰细胞生物学家达数十年的一个谜题:在细胞胞吞过程中使得细胞能够吞下分子的蛋白质机器是如何发挥功能的?

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细胞胞吞指的是细胞吞下一些分子,将它们拉至细胞内执行不同功能的一个过程。这一吞噬过程涉及到生成细胞膜凹陷,这一凹陷会随时间而加深,最终封闭生成一个细胞内球形小泡。在囊泡膜的表面形成一个网格蛋白质包被对这一过程至关重要。然而,目前对于这一蛋白质包被的确切功能仍未达成共识。即便是了解最充分的包被蛋白——网格蛋白(clathrin),也存在两种不同的模型。


在第一种模型中,研究人员提出网格蛋白包被首先组装为扁平结构,然后弯曲,基本上包绕着形成的囊泡。在第二种模型中,科学家们认为网格蛋白直接装配,在向内牵拉时呈现出囊泡膜的形状。


尽管第二种模型更为人们普遍所接受,发表在《科学》(Science)杂志上的一篇新论文证实,事实上,第一种解释更为准确。在他们的实验中,EMBL研究小组利用了一些人类细胞系,并采用一种荧光标记物将发生胞吞的位点标记了出来。


EMBL博士后研究人员Ori Avinoam随后利用3D电子显微镜拍摄了这些位点的照片,分析它们了解了随着时间的推移它们是如何改变形状的。


通过计算分析这些图像,该研究小组证实了在细胞胞吞过程中网格蛋白包被表面积不会发生改变,当它牵拉细胞膜向内之时只会改变它的弯曲率。


EMBL资深科学家John Briggs说:“我们的研究结果令人吃惊,因为蛋白质必须要经过一些复杂的几何变形才能从扁平形变为弯曲形状,这就是这么长时间以来科学家们支持第二种模型的原因。”


EMBL 的Marko Kaksonen 说“我们下一阶段的研究工作室更精确地调查这种重排是如何发生的。我们还想看看这一过程的其他方面。例如细胞摄入的分子自身有可能如何影响了网格蛋白的行为。解答这些细胞生物学的基本问题将帮助科学家们更好地了解整个细胞胞吞过程。”


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