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Cell:細胞膜變形記

日期:2015-10-30 08:53:03

 細胞膜(cell membrane)又稱細胞質膜,是細胞表面的一層半透膜,能夠保護細胞不受外界侵擾。細胞膜的結構組分主要包括蛋白質(占60%-80%)、類脂(占20%-40%)和碳水化合物(5%),碳水化合物分布在類脂和蛋白質之間。這道難以穿越的重要屏障一直是生物學研究的熱點之一。日前,瑞士和法國科學家們發現了細胞膜變形的一個重要機制。

 

細胞膜是非常有彈性的,在需要的時候可以發生扭曲和變形。已知細胞膜變形是ESCRT-III蛋白復合體介導的,不過迄今為止人們還不清楚這一復合體的作用機制。研究人員在十月二十九日的Cell雜志上發表文章指出,ESCRT-III蛋白復合體在細胞表面形成了一種分子彈簧,像手表上的發條那樣運作。

 

ESCRT-III蛋白復合體是在十五年前被發現的,它在細胞生命循環的關鍵時刻起到了必不可少的作用。舉例來說,ESCRT-III蛋白復合體在細胞分裂的最后階段起作用,幫助細胞分裂成兩個子細胞。除此以外,ESCRT-III還被一些病毒(比如HIV)利用,幫助它們從宿主細胞分離出去。

 

這項研究闡明了ESCRT-III的作用機制。研究顯示,這種復合體就像樂高積木一樣彼此拼裝,呈現一種螺旋形。蛋白緊緊壓縮在一起,就具備了促使細胞變形的能力。這種機制與手表上的發條非常類似,手表發條通過壓縮積聚能量,隨后推動指針的運行。

 

揭示ESCRT-III復合體的分子機制,需要生化學家、物理學家和理論家的密切合作。法國國家科學研究院CNRSMartin Lenz預測了ESCRT-III儲存的能量和彈性強度,而日內瓦大學的研究人員通過生物物理學實驗進行驗證。

 

為了在納米水平上實時觀察ESCRT-III蛋白復合體的運動,研究人員采用了最新技術——高速原子力顯微鏡(AFM)。據介紹,只有這種原子力顯微鏡能夠實時提供納米級的分辨率。高速原子力顯微鏡是首次被用于這類研究,這再次證明了跨學科合作的重要意義。

 


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