《两篇Nature子刊文章:对细胞修复系统的深入研究》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-10-22
  •     细胞膜有许多重要的功能。例如,它保护细胞内部不受环境的影响。同时,营养物质通过细胞膜被吸收,废物被排出体外,信号在细胞间传递。尽管它的核心作用,细胞膜也非常敏感。它由一层薄薄的脂质组成,尽管脂质本身具有保护作用,但也容易受到物理压力和拉伸或化学影响引起的压力的影响。紫外线辐射或毒素等环境因素也会损害细胞膜。

        例如,在植物细胞中,强光会严重压迫甚至破坏叶绿体的膜,而叶绿体是进行光合作用的地方。因此,像Vipp1这样的蛋白质对细胞的生存至关重要,因为它们保护膜结构并在必要时进行修复。这一机制究竟是如何起作用的尚不完全清楚。然而,多亏了恩斯特鲁斯卡中心最先进的低温电子显微镜,研究人员现在已经能够对Vipp1与细胞膜之间的相互作用有了新的认识。他们发现Vipp1在细胞膜上形成地毯状结构并使其稳定。此外,他们还发现了由充满膜的Vipp1制成的环状复合物和管,它们可能“夹住”受损的膜区域,也可能连接两个独立的膜。

        这些新发现为蛋白质Vipp1和PspA改变细胞膜的能力提供了新的见解,从而保护细胞中的重要过程。这些发现可能有助于未来新的生物技术应用的发展,例如生物材料的生产或植物光合作用的优化。Vipp1尤其重要,因为它参与类囊体膜的形成和维持,类囊体膜是植物细胞叶绿体中发生光合作用的光反应,即光转化为化学能的膜。有趣的是,其基本机制与ESCRT-III蛋白高度相似,后者在人类细胞中也高度保守。这些蛋白质在进化过程中基本保持不变,这表明了一种重要的功能。因此,更好地了解这些蛋白质的结构和功能可能会导致开发新的药物,如抗生素,以细胞膜中的过程为目标。

  • 原文来源:http://www.ebiotrade.com/newsf/2024-10/20241009004930270.htm
相关报告
  • 《Nature和Cell两篇论文发现胸腺中竟有肠道簇细胞》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-07-22
    • 美国加州大学旧金山分校的研究人员最近吃惊地在胸腺中发现了完全形成的肠道细胞和皮肤细胞,其中胸腺是一种柠檬大小的器官,位于心脏前方,负责“训练”免疫系统中的T细胞,使得它们不会攻击身体自身的组织。这些通过研究小鼠获得的发现,可能有助于更好地理解是什么导致人类自身免疫问题。 胸腺髓质区域中的细胞具有一种直接的任务:它们经编程后随机地表达身体各种组织特征性的一组蛋白,以便“训练”新生的T细胞,即负责保护身体免受侵入性病原体感染的免疫细胞。如果未成熟的T细胞对这些“友好”的蛋白积极地作出反应,那么胸腺要么清除它们,要么重新训练它们作为能够抑制体内组织炎症的调节性T细胞(Treg)。胸腺中较差的质量控制能够导致自身免疫疾病,如1型糖尿病,多发性硬化症和类风湿性关节炎。 如今,在一项新的研究中,加州大学旧金山分校糖尿病中心的研究人员发现胸腺中的被称作赫氏小体(Hassall's corpuscles, 也译作胸腺小体)的微小细胞簇---它的功能在150多年来一直是科学上的一个谜---是由更加复杂的上皮细胞和感觉细胞(类似于皮肤和肠道中的成熟细胞)组成的。特别地,他们发现赫氏小体被簇细胞(tuft cell)包围,其中簇细胞是一种原生于肠道的感觉细胞,这些簇细胞通过位于组成它们的特征性簇状物的指状纤毛表面上的化学检测器感知和检测小鼠肠道中的侵入性寄生虫。相关研究结果于2018年7月18日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Thymic tuft cells promote an IL-4-enriched medulla and shape thymocyte development”。 这项新研究表明这些在胸腺中新发现的感觉细胞在训练小鼠免疫系统发育中起着重要作用,这提示着胸腺簇细胞也可能在人类炎症性肠病等自身免疫问题中发挥作用。论文通信作者Mark Anderson博士说,有趣的是,簇细胞的感觉能力可能会为医学上更广泛地调节胸腺功能提供了机会。 作为一名临床科学家,Anderson花了十多年的时间在实验室研究胸腺的免疫培训功能,以便开发出治疗1型糖尿病等自身免疫疾病的新方法。他的团队之前已证实一种被称作AIRE的基因负责让胸腺髓质区域中的细胞随机地产生它们的少量“自身”蛋白来测试新生的T细胞的自身免疫倾向。 Anderson说,“胸腺有一个挑战性的问题需要解决,而且它以一种非常优雅的方式解决了。” 在这项新的研究中,Anderson团队有兴趣了解是否可能有多种类型的胸腺细胞参与T细胞训练。通过加州大学旧金山分校免疫学家Richard Locksley博士合作,这些研究人员开发出一种新技术,用于追踪成千上万个AIRE表达细胞的遗传发育,令他们吃惊的是,他们发现了两个一直关闭AIRE并开始表达两个不同的遗传程序的细胞亚群。其中的一个细胞亚群似乎分化成上皮细胞,类似于形成皮肤外层的细胞,另一个细胞亚群开始表达一种位于肠道中的被称作簇细胞的感觉细胞的标志物。 Anderson说,“Locksley和我在三年前观察到这种结果时,我们就感到非常吃惊。与胸腺中典型的训练免疫系统发育的细胞不同的是,我们在这项研究中观察到的簇细胞具有与在肠道中的‘真正的’簇细胞相同的物理特征。它们甚至具有簇状物!” 这些研究人员在成像实验中证实这些皮肤样细胞和簇细胞聚集在一起形成赫氏小体。尽管这些胸腺簇细胞看起来就像肠道中的簇细胞一样,但是分子分析结果表明它们表达将“自身”分子呈现给T细胞所需的特定蛋白,这表明它们可能在胸腺的免疫训练中起作用。 为了测试这些胸腺簇细胞对健康免疫反应的功能重要性,这些研究人员对一组小鼠进行基因改造使得它们缺乏所有的簇细胞,然后将这些小鼠的胸腺移植到缺乏胸腺的所谓“裸鼠(nude mice)”中。这些移植的胸腺首先会开始训练这些裸鼠中的T细胞,但是因缺乏胸腺簇细胞提供的益处,这些研究人员能够很容易地刺激这些T细胞对裸鼠肠道中的天然簇细胞产生自身免疫反应。 这项优雅的实验证实胸腺簇细胞在阻止肠道中的自身免疫反应方面起着关键作用,但是还需开展进一步的实验来精确地阐明它们如何训练T细胞。Anderson说,“鉴于皮肤和肠道是身体直接暴露于外界的两个地方,我们猜测赫氏小体和周围的簇细胞可能提供第二道训练,这基本上模拟了让这些T细胞成熟的关键环境来测试它们如何自身抗原作出反应。” 在另一项新的研究中,Locksley团队展示了小鼠肠道中的簇细胞如何利用我们的味蕾用来检测甜味和苦味的相同分子通路来感知寄生性原虫,其中这种分子通路依赖于一种被称作TRPM5的分子。有趣的是,胸腺簇细胞也依赖于TRPM5,这提示着它们也通过一种类似于味道检测的通路积极地对分子线索作出反应。相关研究结果发表在2018年7月12日的Cell期刊上,论文标题为“A Metabolite-Triggered Tuft Cell-ILC2 Circuit Drives Small Intestinal Remodeling”。 Anderson想知道胸腺簇细胞是否可能发挥着比免疫训练更广泛的作用,而且这很可能是利用它们的感觉能力来检测关于免疫系统总体状态的血源性信号并相应地调整胸腺产生的T细胞类型加以实现的。Anderson推测,这提高了通过医学干预改变胸腺功能的诱人可能性。 Anderson说,“控制胸腺可能是对各种疾病中的免疫系统进行重编程的关键。”他指出人们有可能刺激胸腺产生新的T细胞来抑制有患上糖尿病风险的患者体内的不想要的免疫反应,阻止移植器官遭受的免疫排斥,甚至产生经过训练后攻击特定癌症类型的定制T细胞。尽管迄今为止仍未清楚如何在治疗上改变胸腺簇细胞中的信号转导,但Anderson实验室和Locksley实验室当前正在研究这些重要的后续步骤。
  • 《Vacanti 的STAP细胞》

    • 来源专题:再生医学与健康研发动态监测
    • 编译者:liuq
    • 发布时间:2016-03-10
    • 《纽约客》杂志上的一篇由Dana Goodyear撰写的新文章《压力测试》,使我们进一步了解到Charles Vacanti的STAP细胞和他最近的言论。 STAP细胞事件是持久且吸引人的,《自然》杂志的两篇论发表后又被撤掉,整个过程错综复杂。 文章最值得注意的是干细胞群落信息由Vacanti提供,Vacanti是第一作者小保方晴子的博士后导师。我们也深入理解Vacanti和小保方晴子的工作关系,正如文章提到的,在STAP论文发表后,关系越来越远。例如,在论文发表前,小保方晴子从Vacanti的实验室回到日本理化研究所后,她继续研究STAP,并和Sasai合作。 《纽约客》杂志从Vacanti早年的孢子干细胞的概念开始讲诉STAP的故事。这在我早期对Vacanti的访谈中有提及,也正值STAP论文发表。 小保方晴子赶到他的实验室并表达了该想法。最后似乎从Goodyear的论文中Vacanti觉得小保方晴子某种程度上剽窃了他的一些想法。 当整个事件开始解开,Goodyear报道说Vacanti联系了小保方晴子问,到底是怎么回事。 在文章的整体叙述中, Vacanti被描述成一个似乎是精力过盛的STAP的忠实信徒(时至今日大概也是),这些言论似乎将STAP相关实验争议的责任踢回到在日本的小保方晴子和若山照彦身上,不管她是否相信(例子在她的新书里)。 接下来Vacanti会如何? 他的实验室可能很快关闭。 震惊的是,Vacanti和Koji Kojima,STAP的其他作者,当Goodyear写这篇文章时,仍在进行STAP的相关实验。 仍然有一些开放式的问题,但总体上实验室离关门不远了。 但是STAP超出了科研过程中的常见故障或超出了科研过程中的常见问题范围。这似乎演变为一场几个大事件都在一个项目里发生错误的大风暴,包括来自日本理化研究所对小保方晴子不端行为的态度的证据。 STAP谎言揭露后,Sasai笹井芳树博士自杀的悲剧也说明这个事件的严重性,事实是科学家也是感性的人。 站在科学角度,在压力和细胞可塑性之间可能存在联系,但它不会是STAP声称的那样。 从今天以后,STAP事件主要将作为类似问题的警世故事,使科学家避免此类事件的发生。