細(xì)胞分裂移動(dòng)腳手架砌磚

它是生命中最重要的機(jī)制 - 細(xì)胞分裂。25年來，已知細(xì)菌通過在其中心形成Z環(huán)而分裂成兩個(gè)。他們用這個(gè)將自己切成兩個(gè)子細(xì)胞。使用先進(jìn)的顯微鏡，來自哈佛大學(xué)，印第安納大學(xué)，紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)和代爾夫特大學(xué)的研究人員成功地發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌如何做到這一點(diǎn)。在大約一刻鐘的時(shí)間里，這種細(xì)菌似乎在多個(gè)分子“砌磚工”的幫助下，從外部建立了一個(gè)新的細(xì)胞壁。完全出乎意料的是，“砌磚工”通過“踏踏車”沿著建筑物內(nèi)部的墻內(nèi)移動(dòng); 細(xì)胞壁的構(gòu)建是從前面不斷移動(dòng)的腳手架進(jìn)行的，而后面是不斷拆卸的。

科學(xué)家將于2月17日在“ 科學(xué)”雜志上發(fā)表一篇關(guān)于該主題的文章。

顏色

他們通過先進(jìn)的顯微鏡觀察個(gè)體細(xì)菌來研究這一過程。這涉及在細(xì)胞壁材料上放置彩色標(biāo)簽。通過每次改變顏色，他們能夠看到細(xì)菌從外面建造細(xì)胞壁。通過改變建筑材料的顏色，只需幾秒鐘的間隔，他們也能夠看到這一點(diǎn)這不是一個(gè)漸進(jìn)的過程，而是每次都在不同的地方發(fā)生的過程。驅(qū)動(dòng)所有這一切的發(fā)動(dòng)機(jī)是FtsZ，這是一種蛋白質(zhì)，可以制成拱形聚合物，并且看起來像一種稱為“跑步機(jī)”的現(xiàn)象，以中世紀(jì)的舊跑步機(jī)命名。

蛋白質(zhì)作為腳手架

“通過踏步，您可以通過在前面添加一些東西來創(chuàng)造動(dòng)作，同時(shí)從后面移除一些東西，”該文章的共同作者TU Delft的Cees Dekker教授解釋道。“我們的研究表明，細(xì)胞也利用這種現(xiàn)象來構(gòu)建細(xì)胞壁。”

細(xì)胞壁是在許多合作蛋白質(zhì)的幫助下構(gòu)建的，F(xiàn)tsZ是最重要的部分。“我們的新發(fā)現(xiàn)解決了FtsZ如何協(xié)調(diào)細(xì)胞分裂的25年之久的難題。這種蛋白質(zhì)似乎就像一種腳手架，在其上進(jìn)行建筑工作。但是，它不是滾動(dòng)腳手架，而是固定腳手架這是不斷翻新自己：電池一直在建造新的腳手架板，用于在細(xì)胞壁上工作，比如說，F(xiàn)tsZ腳手架的右側(cè)，同時(shí)打破左邊現(xiàn)在多余的腳手架在工作的后端，這樣，腳手架沿著細(xì)胞壁移動(dòng)。產(chǎn)生細(xì)胞壁的建筑機(jī)器由腳手架控制，因此，與緩慢移動(dòng)的腳手架一起整齊地移動(dòng)。細(xì)胞使用不同的腳手架來做到這一點(diǎn)細(xì)胞壁同時(shí)進(jìn)行，在十分鐘或十五分鐘內(nèi)形成隔墻。同時(shí)，其他蛋白質(zhì)確保DNA在兩半之間正確分開，或者膜被正確封閉，等等。細(xì)胞分裂是一個(gè)復(fù)雜而迷人的過程。“

Nanoboxes

該研究是一個(gè)合作項(xiàng)目，涉及來自美國(guó)，英國(guó)和代爾夫特的四個(gè)科學(xué)團(tuán)體的研究人員。代爾夫特最重要的貢獻(xiàn)在于生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)，其中只有一種細(xì)菌適合縱向。“通過將納米棒直立放置在顯微鏡上，我們能夠非常清晰地看到細(xì)胞的橫截面。這使我們能夠很好地了解FtsZ分子的動(dòng)力學(xué)。這是一項(xiàng)重要的技術(shù)貢獻(xiàn)。” Dekker解釋道。

盡管該研究具有根本性，但Dekker認(rèn)為這種類型的研究在未來可能具有實(shí)際的益處。“一旦我們徹底了解了細(xì)菌細(xì)胞如何分裂，它就可以為替代抗生素鋪平道路。這還有一段路要走，但如果我們能夠有針對(duì)性地破壞細(xì)菌細(xì)胞分裂，我們可能會(huì)有新的武器進(jìn)入我們可以用來對(duì)抗導(dǎo)致疾病的細(xì)菌的未來。“

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