我科学家揭开多纤毛细胞的中心粒扩增之谜

我科学家揭开多纤毛细胞的中心粒扩增之谜

最新发现与创新 科技日报讯（记者王春）近日，国际学术期刊《自然·细胞生物学》以封面论文形式在线发表了中科院上海生物化学与细胞生物学研究所朱学良研究组的研究论文。该研究发现，在高等动物中，一对同源蛋白质Deup1和Cep63分别调控了多纤毛发生过程中“从无到有”和“母中心粒依赖”两种中心粒发生方式，以及它们与脊椎动物从海洋到陆地的适应和进化的联系。 纤毛是单细胞动物就已经出现的毛状细胞器，在多细胞动物中也广泛存在。它的基部有一个叫做“中心粒”的桶状细胞器。中心粒的产生通常需要依赖于“母”中心粒，而且在细胞分裂周期中严格执行“一胎制”。因此，多纤毛细胞所需的大量中心粒从何而来一直困扰着科学界。此前，科学家曾发现，在多纤毛发生过程中，母中心粒打破了“一胎制”；而且发现中心粒在一种环状结构（暂且称为“摇篮体”）的周围也能形成（即“从无到有”）。然而，人们对“摇篮体”的分子组成和作用机理，几乎一无所知。 朱学良研究组在研究中发现了“摇篮体”的一个关键蛋白质Deup1。它不仅为多纤毛细胞中“摇篮体”的形成所必须，在普通细胞中外源表达也可诱导“摇篮体”的形成和“从无到有”的中心粒发生。Deup1是已知的母中心粒蛋白质Cep63的同源物。他们发现，Deup1的作用是使得中心粒发生的“摇篮”不需要母中心粒就能大量形成。这种机制使得生物体可以通过开关Deup1的表达而既满足多纤毛细胞对大量中心粒的需求，又确保其它类型的细胞只采用可控性很强的母中心粒依赖方式产生新的中心粒。 研究进一步认为，在脊椎动物进化中，Deup1的出现很可能通过增加细胞的纤毛密度而增强了纤毛保持气管等组织表面的湿润和清洁、形成脑脊液流、推动卵子运动等方面的能力，进而增强了四足动物对陆地环境的适应性。

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