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Cell:不对称的遗传

来源:ebiotrade / 作者:koo / 2013-10-17

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Cell:不对称的遗传

对于许多种类的细胞,初级纤毛起着导体和天线的作用。在感光细胞中纤毛已演变为易扩张的、充满色素的光子筛,而在嗅细胞中它则转而负责接触有气味的物质。过去纤毛一度被认为是捕获的内共生体,现在人们则相信它很大程度上是真核生物的创造物,而非原核生物捕获和兼并所产生。运动纤毛与细菌鞭毛相似,但却显示出几个重要的差异特征。传统的观点认为,当细胞分裂之时初级纤毛会发生解构,从而使得相关的中心粒能够集中发挥纺锤体构造器的作用。

在近期发表于《细胞》(Cell)杂志上的一篇研究论文中,研究人员现在证实一种来自初级纤毛中心区域的蛋白质膜残余物在有丝分裂起始被吞噬,与母中心粒一起作为微小囊泡进行运送。研究人员还证实这种脂质附随物选择性地分布到了不对称分裂继续维持干细胞特征的子细胞中。这一细胞随后能够扩大它的残留物质。从而大大领先于其他的子细胞构建出新的纤毛。

研究人员将直接接近纤毛微管核心的膜区域命名为纤毛膜(ciliary membrane,CM)。他们以往发现在分裂中的新脑皮层细胞中,已知存在于纤毛膜中的一种蛋白标志物:Arl13b与一个中心粒紧密相连。Arl13b基因在Joubert综合征中存在突变。粗短纤毛是它的其中一个特征。通过利用透射电子显微镜,研究人员确定了囊泡内的Arl13b阳性puncta连接了中心粒。这一连接锚定证实是纤毛的残余物,与通常在间期连接中心粒衍生的基粒与细胞膜的结构相似。众所周知,基粒是纤毛微管生长的成核位点,但对于中心粒生成基粒的机制仍然未知。

研究人员还确定了纤毛膜的其他几个组件,包括生长抑素和血清素受体。他们发现这些元件随后也与中心粒紧密相连。这一中心粒-纤毛膜残余物和它的各种分子环境成员不仅与细胞分裂的不对称相关,还似乎在细胞命运决定中发挥了更大的作用。如果细胞的母中心粒从前构建了纤毛,细胞可以说会继承这一纤毛“记忆”,以更快的速度生成新的纤毛。

虽然在细胞分裂后两个子细胞有可能维持通讯,但异步纤毛重建并不需要“超距离作用”。在发育大脑中,细胞需要初级纤毛对于称作为Sonic Hedgehog的重要信号做出正确反应。抢先检测到这一信号或其他的信号有可能在发育神经系统图式发育中起重要作用。

在神经发生的早期增殖阶段,维持增殖能力的子细胞进行相对对称地细胞分裂。随着子细胞分化较为成熟的形式,进展为较不对称的状态。之后,子细胞最终变为成体细胞,对称开始重现。纤毛现在被看做是一种动态细胞器,随着细胞通过这些阶段,能够像潜水艇的潜望镜一样时常延长和缩回。更详细地追踪随着它经历有丝分裂过程亚细胞保留情况及状态,将有助于更深入地了解细胞的这一重要结构。

原文检索:

Judith T.M.L. Paridaen, Michaela Wilsch-Bräuninger, Wieland B. Huttner. Asymmetric Inheritance of Centrosome-Associated Primary Cilium Membrane Directs Ciliogenesis after Cell Division. Cell, 10 October 2013; DOI: 10.1016/j.cell.2013.08.060

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