科技工作者之家 標示了肌動蛋白束和肌球蛋白帶的心肌細胞。 每一個生物都在移動——獵物從捕食者面前逃脫,螞蟻爬到麵包屑上,樹葉轉向陽光等等。 但在最基本的層面上,科學家們仍在努力探索細胞構建、移動、運輸和分裂背後的物理學原理。 芝加哥大學的物理學教授Margaret Gardel表示:「生物體移動和改變形狀的機制是生命固有的,它們都有物理學的基礎,但我們對這些機制仍然知之甚少。 」 近日,由Gardel領導的一項創新性研究,將物理學和生物學結合起來,研究了細胞自我轉化的方式,首次在細胞外重建了細胞分裂。 這項研究主要由博士後Kim Weirich開展,並於5月21日發表在《美國國家科學院學報》上,這有助於科學家們透過細胞的日常活動理解的其物理特性,有朝一日可能導致重大的醫學突破,以及新型材料甚至人造細胞的出現。 「細胞分裂是創造生命最基本的步驟之一,這也是數百年來我們一直試圖理解的事情。 」論文的通訊作者Gardel說。 細胞在體內運動,但一些最複雜的運動發生在細胞內部:細胞把原料和補給從一個地方運送到另一個地方,變平或膨脹,然後分裂,重新創造另一個自己。 其中一個關鍵的參與者是肌動蛋白,它能夠自組裝成棒狀結構。 Gardel的團隊想要了解肌動蛋白行為背後的物理學原理。 因此,Weirich將這些成分提取了出來,並試著用它們在細胞外製造分裂。 結果發現,肌動蛋白在被分離出來後,形成杏仁形狀的液滴。 當加入肌球蛋白(肌肉中常見的「運動蛋白」)時,它們自發地在液滴的兩端找到中心,並將液滴捏成兩半。 Gardel說,他們看到這個過程完全驚呆了。 「這沒有先例。 它看起來就像驅動細胞分裂的紡錘體。 」 與芝加哥大學的物理學家Thomas Witten和化學家Suriyanarayanan Vaikuntanathan合作,博士後研究員Kinjal disbasal建立了細胞分裂的物理學模型。 在液滴中,桿狀的肌動蛋白分子喜歡平行排列以減少衝突,從而形成杏仁狀。 較長的肌動蛋白分子更喜歡聚集在中心,這樣它們仍然可以與肌動蛋白保持平行。 但是當更多的肌球蛋白聚集在一起時,它們開始粘在一起,形成有利於傾斜而非繼續保持平行的團簇,最終液滴被擠成了兩半。 這是第一次如此詳細地研究細胞如何完成分裂任務。 觀察生物如何利用液滴結構來形成更多的生命,不僅有趣而且有用,Gardel說。 雖然細胞分裂用到的蛋白質的型別不同,但其基本原理可能是相似的。 她說:「我們可以想像,這是一種可以製造人造組織促進傷口癒合的東西。 歸根結底,生物學上的很多問題都是關於分子整體如何協同工作的,而且因為這些物質往往在細胞內部發生化學反應,所以很難建模。 這類研究讓我們有機會探索各種力發揮作用的基本原理。 」 科界原創 編譯:花花 審稿:阿淼 責編:張夢 期刊來源:《美國國家科學院學報》 期刊編號:0027-8424 原文連結: 版權宣告:本文由科界平臺原創編譯,中文內容僅供參考,一切內容以英文原版為準。 轉載請註明來源科技工作者之家—科界App。 《科學家們首次在細胞外再造細胞分裂》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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科學家們首次在細胞外再造細胞分裂
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