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本帖最后由 sunsong7 于 2015-4-29 23:23 编辑
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著名学者Cell发表颠覆性文章:波涛汹涌的细胞质 ! ]- E {- w/ T- Y; Z9 x/ o
2014-8-15 11:31| 发布者: slytjiaofei 来自: 生物通
8 b1 ^: I2 U* E6 [; u k/ V摘要: 人们一直认为,哺乳动物的细胞质就是一种粘性液体,悬浮其中的细胞器和蛋白在不断做着无规则运动和随机撞击。然而,哈佛大学的一项新研究颠覆了这一理论,研究指出细胞质其实是一个波涛汹涌的胶质海洋。相关论文发表 ...7 o) s& y4 t! ~: V- g s8 I0 l4 r+ V
人们一直认为,哺乳动物的细胞质就是一种粘性液体,悬浮其中的细胞器和蛋白在不断做着无规则运动和随机撞击。然而,哈佛大学的一项新研究颠覆了这一理论,研究指出细胞质其实是一个波涛汹涌的胶质海洋。相关论文发表在八月十四日的Cell杂志上。2 e& L8 z6 n6 Y) V0 p3 h. Q7 a
研究人员将细胞质形容成一种有弹性的凝胶,这个环境并不适合随机扩散。细胞尤其是细胞骨架中进行着许多耗能的细胞过程,这些过程使细胞质形成了强力的波浪,推动着其中的蛋白和细胞器。
/ [/ B1 Y4 B; {" ~. Q2 Y" K XDavid A. Weitz教授领导的研究团队,不仅提出了新的细胞质模型,还展示了一个检测细胞质波动力的新方法。鉴于细胞质内的运输主要依赖于各种耗能过程,因此在任何时间点获得细胞质中的力学谱,就能了解细胞当时的代谢状态。
4 R i3 p( Z$ NDavid A. Weitz 教授是美国哈佛大学工程与应用科学学院的著名教授,是美国科学院院士、美国艺术与科学学院院士。Weitz教授是国际上软湿功能材料、胶体微粒系统、生物物理与生物材料、微流控等研究领域的知名专家。6 w: T/ s1 H4 R8 J( A# L- i
“这项工作对未来的发育、癌症生物学和代谢研究会产生重要的影响,”文章的第一作者Ming Guo博士说。. O/ x$ W9 V+ k5 \8 s
细胞生物学家一致认为细胞质里的颗粒是被动扩散,因为在显微镜下,它们之间的随机碰撞似乎符合布朗运动。结果大家都低估了细胞质在细胞复杂动态中的重要性,Guo说。& \% x8 s- L7 ?3 I1 g! @$ z
就像用勺子搅动咖啡里的糖一样,细胞机器的运行让细胞质里的悬浮颗粒无法平静。细胞质的波涛主要是由分子马达反复拉动肌动球蛋白(actomyosin)引起的,不过其它酶促活动也能掀起波澜。(延伸阅读:Cell亮点文章:马达蛋白团结就是力量)/ U, }5 m6 e+ c3 m! X ^0 b9 i
研究人员通过一系列“敲除”实验进行了验证,在去除了细胞能量源(ATP)的情况下,悬浮颗粒和细胞器的运动大大减慢。他们还将显微镜、微流变技术和光钳结合起来,建立了一种称为FSM(force spectrum microscopy)的新方法。该技术可以检测细胞质的硬度,以及注入细胞质的惰性颗粒运动,并以此计算细胞中的力。
/ M" G# O3 _- l D4 D0 |3 X“我们的结果意味着,影响分子马达活性的因素,也会间接影响细胞质的总体流变性,”文章的共同作者,NIH的Jennifer Lippincott-Schwartz说。
1 H [. r- C7 i1 R+ a研究总结道,分子马达和酶促反应的活性改变,会影响细胞质硬度和物质运输的容易程度。而细胞质的改变又会进一步影响下游的细胞活性。目前,研究人员正在用FSM进一步研究细胞质和核质的弹性,分析它们对基因表达、代谢信号、细胞生长和运动的具体影响。) |/ Y4 L4 R/ y0 ?
推荐原文:Probing the Stochastic, Motor-Driven Properties of the Cytoplasm Using Force Spectrum Microscopy2 l; w" w; H9 N5 M- E
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人们一直认为,哺乳动物的细胞质就是一种粘性液体,悬浮其中的细胞器和蛋白在不断做着无规则运动和随机撞击。然而,哈佛大学的一项新研究颠覆了这一理论,研究指出细胞质其实是一个波涛汹涌的胶质海洋。相关论文发表在 8 月 14 日的《细胞》(Cell)杂志上。5 ^, q) v( i; Y
研究人员将细胞质形容成一种有弹性的凝胶,这个环境并不适合随机扩散。细胞尤其是细胞骨架中进行着许多耗能的细胞过程,这些过程使细胞质形成了强力的波浪,推动着其中的蛋白和细胞器。
0 v6 T/ Q& Q0 l0 j% U" m9 fDavid A. Weitz教授领导的研究团队,不仅提出了新的细胞质模型,还展示了一个检测细胞质波动力的新方法。鉴于细胞质内的运输主要依赖于各种耗能过程,因此在任何时间点获得细胞质中的力学谱,就能了解细胞当时的代谢状态。$ o# N# E( q& X5 q- Z( Z0 w
David A. Weitz 教授是美国哈佛大学工程与应用科学学院的著名教授,是美国科学院院士、美国艺术与科学学院院士。Weitz教授是国际上软湿功能材料、胶体微粒系统、生物物理与生物材料、微流控等研究领域的知名专家。/ d. p, y( `6 }* t( {
论文第一作者 Ming Guo 博士表示:“这项工作对未来的发育、癌症生物学和代谢研究会产生重要的影响。”
5 {4 ~+ K1 r. m( A细胞生物学家一致认为细胞质里的颗粒是被动扩散,因为在显微镜下,它们之间的随机碰撞似乎符合布朗运动。结果大家都低估了细胞质在细胞复杂动态中的重要性,Guo说。
9 V W0 d7 I0 j4 g0 _5 p! O# B就像用勺子搅动咖啡里的糖一样,细胞机器的运行让细胞质里的悬浮颗粒无法平静。细胞质的波涛主要是由分子马达反复拉动肌动球蛋白(actomyosin)引起的,不过其它酶促活动也能掀起波澜。0 _0 E6 R4 [9 F' C: W6 a" U
研究人员通过一系列“敲除”实验进行了验证,在去除了细胞能量源(ATP)的情况下,悬浮颗粒和细胞器的运动大大减慢。他们还将显微镜、微流变技术和光钳结合起来,建立了一种称为FSM(force spectrum microscopy)的新方法。该技术可以检测细胞质的硬度,以及注入细胞质的惰性颗粒运动,并以此计算细胞中的力。
$ R; c( X% a( M5 L0 F论文共同作者,NIH的Jennifer Lippincott-Schwartz 表示:“我们的结果意味着,影响分子马达活性的因素,也会间接影响细胞质的总体流变性,”。
, |7 H$ s! y, Q1 N, Q# b2 k研究总结道,分子马达和酶促反应的活性改变,会影响细胞质硬度和物质运输的容易程度。而细胞质的改变又会进一步影响下游的细胞活性。目前,研究人员正在用FSM进一步研究细胞质和核质的弹性,分析它们对基因表达、代谢信号、细胞生长和运动的具体影响。
& I; s& ?+ b% O3 `9 k- _原文检索:Ming Guo, Allen J. Ehrlicher, Mikkel H. Jensen, Malte Renz, Jeffrey R. Moore, Robert D. Goldman, Jennifer Lippincott-Schwartz,Frederick C. Mackintosh, David A. Weitz. Probing the Stochastic, Motor-Driven Properties of the Cytoplasm Using Force Spectrum Microscopy. Cell, 14 August 2014; DOI: 10.1016/j.cell.2014.06.051 |
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