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Cell:细胞膜变形记

发文日期:2016年07月23日文章作者:李笑冰编辑:李笑冰浏览量:

  细胞膜(cell membrane)又称细胞质膜,是细胞表面的一层半透膜,能够保护细胞不受外界侵扰。细胞膜的结构组分主要包括蛋白质(占60%-80%)、类脂(占20%-40%)和碳水化合物(5%),碳水化合物分布在类脂和蛋白质之间。这道难以穿越的重要屏障一直是生物学研究的热点之一。日前,瑞士和法国科学家们发现了细胞膜变形的一个重要机制。

 

  细胞膜是非常有弹性的,在需要的时候可以发生扭曲和变形。已知细胞膜变形是ESCRT-III蛋白复合体介导的,不过迄今为止人们还不清楚这一复合体的作用机制。研究人员在十月二十九日的Cell杂志上发表文章指出,ESCRT-III蛋白复合体在细胞表面形成了一种分子弹簧,像手表上的发条那样运作。

  ESCRT-III蛋白复合体是在十五年前被发现的,它在细胞生命循环的关键时刻起到了必不可少的作用。举例来说,ESCRT-III蛋白复合体在细胞分裂的最后阶段起作用,帮助细胞分裂成两个子细胞。除此以外,ESCRT-III还被一些病毒(比如HIV)利用,帮助它们从宿主细胞分离出去。

  这项研究阐明了ESCRT-III的作用机制。研究显示,这种复合体就像乐高积木一样彼此拼装,呈现一种螺旋形。蛋白紧紧压缩在一起,就具备了促使细胞变形的能力。这种机制与手表上的发条非常类似,手表发条通过压缩积聚能量,随后推动指针的运行。

  揭示ESCRT-III复合体的分子机制,需要生化学家、物理学家和理论家的密切合作。法国国家科学研究院CNRS的Martin Lenz预测了ESCRT-III储存的能量和弹性强度,而日内瓦大学的研究人员通过生物物理学实验进行验证。

  为了在纳米水平上实时观察ESCRT-III蛋白复合体的运动,研究人员采用了最新技术——高速原子力显微镜(AFM)。据介绍,只有这种原子力显微镜能够实时提供纳米级的分辨率。高速原子力显微镜是首次被用于这类研究,这再次证明了跨学科合作的重要意义。

 

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