Nat Commun：硅藻胞外造成二氧化硅的构造证据

起源：本站原创 2021-08-12 14:40

硅藻是一种散布普遍的单细胞微藻。它的特色是可能合成由二氧化硅（SiO2*H2O）构成的粗劣的细胞壁。

2021年8月12日讯/硅藻是一种散布普遍的单细胞微藻。它的特色是可能合成由二氧化硅（SiO2*H2O）构成的粗劣的细胞壁。细胞壁由几个分歧的元素构成，胶合在一路造成一个间断的笼罩层。细胞壁的造成进程遭到严厉的生物节制，发生了物种特同性的纳米标准建筑图案。硅藻若何节制硅元素的积淀进程的？这是一个曾经困扰迷信家一个世纪的成绩。尽管咱们晓得其他生物可以在细胞外造成二氧化硅，但今朝对硅藻硅化的见地是，它一直是一个细胞内产生的进程。依据这一范式，硅藻细胞中微米年夜小的专门隔间，被称为硅堆积囊泡（SDVs），担任硅元素的整个矿化和形状产生进程。只有在实现后，二氧化硅元素才被胞外排出并附着到现有的细胞壁上。乏味的是，一些硅藻物种有简单的二氧化硅从属物，可以比细胞体长得多，这种长元素的一个突出例子是髯毛状的延伸，称其为setae。在本研讨，研讨职员研讨了长硅化延伸的造成。

研讨职员使用高温电子层析成像技术，以纳米级的分辩率，在三维空间对二氧化硅的造成进行成像。

为了研讨硬尾藻硅化生物进程的构造变动，研讨职员将呈指数增长的培育物置于短期的硅饥饿中，招致细胞周期阻滞。弥补硅后，细胞以部门同步的方式复原成长和硅化。用只与新造成的二氧化硅联合的荧光染料PDMPO对细胞进行染色证明了这一点。据估量，在硅增加6小时后，年夜约50%的细胞踊跃造成新的瓣膜和刚毛。刚毛的造成进程十分疾速，继续了约20分钟。研讨职员了通过为cryoET制备踊跃硅化细胞，在分子分辩率上研讨seta造成进程。在二氧化硅构造的内部，察看到另一层间断的薄层，笼罩了整个刚毛。数据标明，与主流范式相反，这些简单的构造造成于细胞质之外。此外，这些硅延伸的造成在低硅浓度时结束，但仍支持其他细胞壁元素的造成，进一步暗示了分歧的硅化机制。

图 成长介质中Si浓度和Si克制剂对结块造成的影响

综上所述，虽然SDV和细胞内进程对硅藻硅化至关紧张，但该研讨提出了另一种机制，即细胞外硅化。纤毛虫成长顶真个复杂细胞组织，以及cryoET得到的人造状态构造信息，有助于说明由细胞机制调控的、但产生在细胞膜外的硅化进程。相似的进程能够是硅藻物种特有的许多细长而简单的硅扮装饰的根底，这些装潢很难与细胞内造成相协调。（100医药网100yiyao.com）

参考文献：Mayzel， B.， Aram， L.， Varsano， N. et al. Structural evidence for extracellular silica formation by diatoms. Nat Commun 12， 4639 (2021).

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