Science：震动!初次发明植物卵子的细胞质竟可言归于好

2019年11月1日讯/100医药网BIOON/---在一项新的研讨中，美国斯坦福年夜学医学院生物化学传授、化学与零碎生物学传授James Ferrell博士和博士后研讨员Xianrui Cheng博士发明决裂的非洲爪蟾卵的细胞质会自觉地自我组装为细胞状区室。相干研讨成果揭橥在2019年11月1日的Science期刊上，论文题目为“Spontaneous emergence of cell-like organization in Xenopus eggextracts”。

在蒙受决裂后，非洲爪蟾卵的细胞质会自觉地自我组装为细胞状区室。细胞核用蓝色表现，微管用绿色表现，内质网用白色表现。图片来自Xianrui Cheng。 Ferrell博士说，“我们都惊呆了。假如将蒙受毁坏的盘算机的零件混杂在一路，最终依然小片的盘算机零件，它们甚至无法做到两个零件加两个零件地组装在一路。然则，瞧，细胞质会自我组装。”

值得留意的是，这些自组装的细胞状区室保存了停止决裂的才能，而且可以构成更小的区室。先前的研讨标明，某些亚细胞构造（比方中间体和内质网）可以经过它们的纯化组分在细胞外自组装在一路，这标明这些构造具有必定的自组装才能。然则，这项新研讨在全部细胞的范围和庞杂性上供给了自组装的第一个例子。

区室自觉构成

这一发明依附于Cheng博士的不雅察。在研讨一种称为法式性细胞逝世亡的分子进程时，他留意到在装有来自非洲爪蟾卵的细胞质提取物的试管中，细胞核表示出异常的行动。Cheng博士说，年夜约30分钟后，这些细胞核已组装好并使得两个细胞核之间的间隔简直相等。当他在显微镜载玻片上对细胞质提取物停止成像不雅察时，他发明细胞质提取物构成了相似于一层细胞的共同区室。

Cheng博士说，“在提取非洲爪蟾卵的细胞质后，请留意，细胞质已被均质化，它的空间构造已被完整毁坏，这时仅让它在室温下放置，它就会自我组装并构成较小的细胞状单位。这真是太神奇了。”不管能否添加非洲爪蟾精子的细胞核，这些细胞状区室都邑构成，这标明这种自组装行动依附于卵子中固有的物资。

为了懂得这种景象面前的机制，Cheng博士和Ferrell博士测试了当添加针对细胞骨架卵白、马达卵白（motor protein）和激活其他卵白的激酶的化学克制剂时，这种区室构成能否遭到影响。这种办法提醒ATP（细胞的次要能量起源）和微管（供给构造支撑的细胞骨架细丝）都是区室构成所必须的。作为一种马达卵白，动力卵白（dynein）是准确的微管定位所必须的。

自组装的区室可停止决裂

这些细胞状区室不只看起来像细胞；它们也可以决裂。Cheng博士和Ferrell博士在判定区室构成时应用的非洲爪蟾卵提取物含有一种阻拦细胞进入细胞周期的化学物。当移除这种化学物并添加非洲爪蟾精子的细胞核时，这种卵提取物构成的区室经决裂后发生更小的区室。

他们发明，这些区室可以阅历25轮以上的决裂，这标明这种进程长短常强壮的。Cheng博士说，这种决裂也是复原性的，这是由于细胞质的总量坚持恒定，而且在每个决裂周期，它会被决裂成越来越小的区室。他说：“从卵子中提取物资，它的决裂方法让人联想到胚胎发育。就像在真正的卵子里应当做的那样。”

将来成长偏向

一切这些发明标明非洲爪蟾卵细胞质具有发生细胞根本空间组织的内涵才能，甚至具有它的某些功效。但是，一个悬而未决的成绩是这种景象在卵子的正常心理中起什么感化。另一个成绩是这种自我组装的才能是卵子特有的照样其他类型的细胞共有的。

Cheng博士和Ferrell博士还愿望进一步懂得这种自组装产生的需要前提。Ferrell博士说：“我如今最爱好的成绩是，我们可以树立一个复杂的模子来说明这种组装进程的内涵机制吗？或许我们必需做一些十分庞杂的工作，比方说明微管可以做的每一件事？”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Xianrui Cheng et al. . Science, 2019, doi:10.1126/science.aav7793.

2.Timothy J. Mitchison et al. . Science, 2019, doi:10.1126/science.aaz5635.

3.Cytoplasm of ruptured frog eggs organizes into cell-like structures that retain the ability to divide

https://phys.org/news/2019-11-cytoplasm-ruptured-frog-eggs-cell-like.html