《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
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  • 《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。
  • 《Nature 子刊报导海洋所生物膜胞外多聚物研究重要论述》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:熊萍
    • 发布时间:2024-10-28
    • 近日,中国科学院海洋研究所特聘研究员Hans-Curt Flemming在Nature Reviews Microbiology(影响因子69.2)发表了关于生物膜胞外多聚物的重要综述,重点讨论了生物膜中的胞外多聚物(EPS)在天然环境和人工构筑环境中对生物地球化学循环过程以及其它环境化学过程的正面和负面影响,并指出了EPS对生物污损和微生物腐蚀(MIC)的重要影响作用,拓展和提升了当前对相关领域研究的认知,为理论研究和技术发展指明了方向。 EPS是指由微生物分泌的多糖、蛋白质、脂类等胞外物质的统称。EPS能够促进生物膜中细胞的交流,并可吸附环境中的有机物、金属离子和化学污染物等,在生物膜形成过程中能够加速微生物在界面的黏附,因此对生物膜的形成和发展至关重要。EPS在天然环境如土壤、沉积物和海洋中有利于维持生物膜系统稳定、提高营养物质的利用率等。但在人工环境如污水处理厂、饮用水系统中,EPS可加剧生物污损和MIC的发生。此外,EPS在自修复混凝土等实际应用领域也具备重要的应用潜力。 本研究指出EPS的相关研究仍然是生物膜领域研究的短板,一些至关重要的科学技术问题,包括哪一种微生物可以产生哪一种EPS?EPS如何影响生物膜耐药性?如何更高效的从生物膜中获得可产EPS的微生物?如何调控和提高EPS的产量使其能够服务于一些生物技术行业等。H.-C. Flemming研究员提出,通过综合使用一些先进的技术手段和工具如微生物组学与分离培养方法,使用超滤膜分离EPS中的蛋白和多糖等物质,可能会助力以上问题解决和突破。 H.-C. Flemming研究员是杜伊斯堡-埃森大学生物膜中心前主任、名誉教授,新加坡南洋理工大学、新加坡国立环境生命科学工程中心访问教授,现任中国科学院海洋研究所特聘研究员,曾任国际生物腐蚀和生物降解协会主席,从事生物膜和MIC研究已有30多年,是德国生物膜研究的先驱者之一,创立了德国杜伊斯堡-埃森大学生物膜中心,发表300多篇学术论文,单篇引用超过6000次。 论文来源: Flemming, H.-C., et al. (2024). "Microbial extracellular polymeric substances in the environment, technology and medicine." Nature Reviews Microbiology.DOI10.1038/s41579-024-01098-y