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果蠅腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)新型細(xì)胞器
作者：文樂樂 來源：中國科學(xué)報(bào)
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
磷酸鹽對生命至關(guān)重要�，F(xiàn)在，研究人員在動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種微小的結(jié)構(gòu)，它就像磷酸鹽的儲存庫，有助于調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的營養(yǎng)水平，并在營養(yǎng)短缺時(shí)觸發(fā)維持組織的過程。研究人員將這種結(jié)構(gòu)歸類為一種新型細(xì)胞器——細(xì)胞中的基本結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞核、線粒體和細(xì)胞膜，它們在其體內(nèi)起著微型器官的作用。5月3日，相關(guān)研究發(fā)表于《自然》。
“這是首次在動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)磷酸鹽儲存的研究之一�！薄拔磪⑴c這項(xiàng)研究的法國國家科學(xué)研究中心結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Rebekka Wild說，“這真的很令人興奮�！�
在植物、細(xì)菌和酵母中，磷酸鹽對細(xì)胞生長很重要，有助于細(xì)胞交流和能量產(chǎn)生。盡管已知磷酸鹽在動(dòng)物組織和細(xì)胞中必不可少，但很少有研究探索它的具體功能。
美國洛克菲勒大學(xué)遺傳學(xué)家Charles Xu很好奇磷酸鹽在調(diào)節(jié)果蠅腸道組織更新中發(fā)揮了什么作用，果蠅腸道組織是研究疾病如何影響人類腸道細(xì)胞的有用模型�！斑@還不是很清楚，尤其是在動(dòng)物細(xì)胞中。”
Xu和同事給果蠅喂食磷甲酸（PFA），PFA可以抑制細(xì)胞對磷的吸收。當(dāng)研究人員對來自果蠅腸道內(nèi)壁的細(xì)胞進(jìn)行染色和成像時(shí)，他們注意到缺乏磷酸鹽導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量激增。當(dāng)Xu和同事給果蠅喂食比標(biāo)準(zhǔn)水平少10%的磷酸鹽食物時(shí)，這種快速的細(xì)胞增殖也發(fā)生了，這表明磷酸鹽確實(shí)對細(xì)胞數(shù)量有影響。
為找出磷酸鹽是如何產(chǎn)生這種影響的，Xu和他的團(tuán)隊(duì)研究了低磷酸鹽水平是否會影響基因表達(dá)。一種被他們稱為PXo的基因與哺乳動(dòng)物編碼磷酸感應(yīng)蛋白的基因類似。Xu和同事發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞缺乏磷酸鹽時(shí)，PXo的表達(dá)較弱。這種基因表達(dá)的減少也使細(xì)胞分裂過度。然而，當(dāng)研究人員調(diào)整基因以過度表達(dá)PXo蛋白時(shí)，細(xì)胞分裂速度減慢。
研究人員用熒光標(biāo)記了PXo蛋白，并注意到它與細(xì)胞中的一系列橢圓形結(jié)構(gòu)有關(guān)，這些結(jié)構(gòu)似乎與任何已知的細(xì)胞器都不相關(guān)。
研究人員仔細(xì)觀察這些神秘的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)它們有幾個(gè)膜層，PXo蛋白在膜層間傳輸磷酸鹽。一旦進(jìn)入不熟悉的細(xì)胞器，磷酸鹽就轉(zhuǎn)化為磷脂，后者是細(xì)胞膜的主要組成部分。
Xu表示，當(dāng)果蠅細(xì)胞缺乏磷酸鹽時(shí)，細(xì)胞器分裂并將儲存的磷脂釋放到每個(gè)細(xì)胞中，這表明它們的功能就像儲存庫。這種分解激活了一種叫作Cka的細(xì)胞機(jī)制，觸發(fā)了一種壓力信號，增加了新細(xì)胞的產(chǎn)生。這可能是腸道內(nèi)壁保持磷酸鹽水平穩(wěn)定的一種方法，因?yàn)榧?xì)胞數(shù)量增多可以吸收更多營養(yǎng)�！霸偕�更多這些健康的細(xì)胞對生物體是有益的�！彼�說。
Wild說，這些發(fā)現(xiàn)為探索包括人類在內(nèi)的其他動(dòng)物是否存在類似的磷酸鹽儲存細(xì)胞器奠定了基礎(chǔ)。她補(bǔ)充說，深入研究PXo蛋白的結(jié)構(gòu)，揭示它如何將磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞器中，可能會很有用�！斑@將非常有趣，尤其對于研究結(jié)構(gòu)生物學(xué)的人來說。”
Xu說，下一步將研究這些儲存磷酸鹽的細(xì)胞器如何與其他細(xì)胞器相互作用，以及它們的動(dòng)力學(xué)如何隨時(shí)間而變化�！斑@為研究許多其他問題打開了大門�！彼�說。
Xu補(bǔ)充說，在動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)一種新的細(xì)胞器也強(qiáng)調(diào)了細(xì)胞生理學(xué)還有很多有待學(xué)習(xí)的地方。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06039-y
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