在基本代谢机械中发现的隐藏结构 - “我认为这是真的”

过氧化物血清瘤囊泡

在这张共聚焦显微镜拍摄的照片中,4天大的拟南芥植物细胞的过氧化物酶体中可以看到膜分隔的隔室。这些细胞经过基因改造,在过氧化物酶体的膜(绿色)和腔(洋红色)中产生荧光蛋白。图片由莱斯大学扎卡里·赖特提供

发现“要求我们重新思考我们所知道的关于过氧化物酶体的一切。”

在他的第一年的研究生院,赖斯大学生物化学师Zachary Wright发现了隐藏在一个常见的蜂窝机械里面的东西,这对于所有更高的酵母生命为必不可少的。

2015年在2015年在今天发表的研究中描述了叫过氧化血剂的细胞器内的子组件自然通信。

“这是毫无疑问,我们实验室最意想不到的事情,”Wright的博士学位,博士博士酒店学习顾问和国家科学院成员。“这要求我们重新思考我们以为我们知道过氧化物的一切。”

过氧化血剂是细胞将脂肪分子转化为能量和有用材料的隔室,如髓鞘保护神经细胞的髓鞘。在人类中,过氧化物功能障碍与严重的代谢紊乱有关,过氧化物酶酶促可能对神经变性,肥胖,癌症和年龄相关疾病具有更广泛的意义。

关于过氧化物酶体仍有很多未知,但它们的基本结构——由袋状膜包围的颗粒状基质——在2015年并没有受到质疑。巴特尔说,这是赖特的发现令人惊讶的原因之一。

扎卡里赖特

Zachary Wright是赖斯大学生物科学系的博士后研究助理。信用:照片由杰夫菲特洛/赖斯大学

“我们是遗传学家,所以我们习惯了意外事件。但通常他们没有进来技术,“她说,参考Wright's Fear的另一个令人惊讶的事情:美丽的彩色图像,显示过氧化物子组分和其内部的墙壁。由于明亮的荧光报道,图像是可能的,发光的蛋白质标签用于实验的赖特。生物化学师改变模型生物的基因 - 巴尔特的实验室使用拟南芥植物 - 以受控方式用荧光蛋白标记,可以揭示关于特定基因功能和功能障碍的线索,包括导致人,动物和植物中的疾病。

现在,赖特,现在是巴特尔实验室的博士后研究助理,在他发现过氧化物鉴定子组分时,在2015年在2015年测试了一个新记者。

“我从未以为扎克做错了什么,但我不认为这是真的,”巴特尔说。她认为图像必须是某种神器的结果,这是一个在单元格内部并不真正存在的功能,而是由实验创建。

“如果这真的发生了,有人会注意到它,”她回忆道。

Bonnie Bartel.

Bonnie Bartel是赖斯大学的Ralph和Dorothy Looney Biosciences教授。信用:照片由杰夫菲特洛/赖斯大学

“基本上,从那时起,我试图了解他们,”赖特说。他检查了他的乐器,复制了他的实验,发现没有证据神工。他收集了更多的证据了神秘的小组群,最终在Findren图书馆结束,梳理旧研究。

“我重新查阅了上世纪60年代关于过氧化物酶体的非常古老的文献,发现他们也观察到了类似的事情,只是不理解它们,”他说。“而这个想法就这样消失了。”

从“60年代和早期”70年代的研究中有许多参考文献。在每种情况下,调查人员专注于其他东西,并提到了通过的观察。所有观察结果都是用透射电子显微镜制成的,当共聚焦显微镜在20世纪80年代广泛使用时,这一切偏向。

“这比电子显微镜容易得多,”巴雷尔说。“整个领域开始进行共聚焦显微镜。在共聚焦显微镜的早期,蛋白质只是没有那么明亮。“

赖特在2015年也使用共聚焦显微镜,但是与记者更亮,使得更容易解决小功能。另一个关键:他正在从拟南芥幼苗看过氧血清。

“这是一个原因被遗忘的是因为酵母和哺乳动物细胞的过氧化物比光的分辨率小于光,”赖特说。“用荧光显微镜检查,你只能看到一个点。这只是光可以做的极限。“

他正在观看的过氧血清率高于100倍。科学家们并不肯定为什么过氧化血剂在拟南芥幼苗那么大,但他们知道发芽拟南芥种子从储存的脂肪中获得所有能量,直到幼苗叶子可以从光合作用产生能量。在发芽期间,它们是由无数小滴油的持续的,它们的过氧化体必须加班加速以加工油。当他们这样做时,它们比正常大数倍。

“明亮的荧光蛋白,与拟南芥中的更大的过氧化物组合,使其变得非常明显,更容易看到这一点,”赖特说。

但过氧化血体也得到高度保守的,从植物到酵母到人类,并且堡垒表示,有暗示这些结构可以是过氧化物体的一般特征。

“过氧化血剂是一直在很长一段时间内用真核生物的基本细胞器,并且在真核生物上已经观察到过突变体,其中过氧化物含有更大或更少填充蛋白质,因此更容易想象的”她说过。但人们并不一定注意这些观察结果,因为已知的过氧缺失是由已知突变引起的。

研究人员不确定小组群所服务的目的,但赖特有一个假设。

“当你在谈论β-氧化等事情或脂肪的代谢时,你觉得分子不再想要在水中不再是水,”赖特说。“当您想到传统的生化反应时,我们只需在细胞的水环境中漂浮的基材 - 腔 - 并与酶相互作用;如果你有一些不想在水中闲逛的东西,那就不好了。“

“所以,如果你使用这些膜来溶解水不溶性代谢物,并允许更好地接触腔内酶,这可能是一种更有效地处理这种代谢的一般策略,”他说。

Bartel表示,该发现还为理解过氧异相障碍提供了新的背景。

“这项工作可以给我们一种了解一些症状的方法,可能会调查导致它们的生物化学,”她说。国外欧洲杯足球彩票

参考文献:“过氧化血剂在脂肪中形成肿瘤内囊泡拟南芥分解代谢和蛋白质分区化“由Zachary J. Wright和Bonnie Bartel,2020年12月4日,自然通信
DOI:10.1038 / s41467-020-20099-y

Bartel是米饭中的拉尔夫和多萝西劳尼教授。该研究得到了国家健康研究院(R01GM079177,R35GM130338,S10RR026399)和Welch Foundation(C-1309)的支持。

是第一个评论关于“在基本代谢机制中发现的隐藏结构”——“我不认为它是真实的”

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