周期性的细胞骨架结构的构建

中国教育装备采购网2013-05-16 13:44围观1348次我要分享

  领导这一研究的是著名的华裔女科学家,哈佛大学庄小威(Xiaowei Zhuang)教授,庄教授早年毕业于中国科技大学少年班,34岁的时候就成为了哈佛大学正教授,并入选了去年公布的84位新晋美国科学院院士名单,她的当选刷新了最年轻美国科学院华人院士的纪录,可谓是传奇式人物。

  肌动蛋白在塑造和维持细胞形态方面扮演着重要的角色,同时也担负着支撑细胞各项功能的作用,比如细胞移动,细胞分裂,细胞内运输等。对于神经细胞来说,肌动蛋白更是神经元极性,作用因子运输,神经突起生长,以及突触结构稳定必不可少的元件。

  然而尽管这一结构具有如此重要的作用,但我们对于神经细胞中肌动蛋白结构还不是十分了解,在这篇文章中,庄小威等人充分利用其随机光学重建显微镜(stochastic optical reconstruction microscopy, STORM)技术方面的优势,分析了神经细胞中肌动蛋白,血影收缩蛋白(spectrin) 等相关蛋白的组织结构,提出了新假说。

  STORM技术是庄小威等人于2005年研发出的一种能够几百次地反复在各种颜色的光照下使用的,驱动为荧光态和暗态的发光分子团,从而得到了比传统光学显微镜高10倍以上分辨率的显微技术。

  研究人员可以先把荧光团连接到一个可以设计成依次连接许多种生物分子的抗体上,然后把连接了荧光团的生物样本曝露在变波长的连续闪光下,分别激发不同子集的荧光团。得到许多不同子集的荧光团发光的图像后,再把这些图像合成一张能够清晰分辨荧光团的图。

  利用这种技术,研究人员发现肌动蛋白形成了环状结构,缠绕在神经轴突的外周,沿着轴突中心均匀的分布,缠绕间隔为~180-190nm。而且这种有规律的结构并不会出现在树突上,沿着树突出现的是长肌动蛋白丝。

  此外研究人员还在这种肌动蛋白环状结构旁发现了一种称为Adducin的肌动蛋白帽蛋白,这是一种新近发现的细胞膜骨架蛋白,含有多个功能位点,参与细胞膜骨架网状结构的构建、细胞信号转导和细胞膜离子转运等。

  同时,血影收缩蛋白也与这些Adducin和肌动蛋白交替构成了这种周期性结构,并且相邻肌动蛋白-adducin环结构之间的距离,正好是一个血影收缩蛋白四聚体的长度。

  更为重要的是,轴突中的钠离子通道也呈现出一种与以肌动蛋白-血影收缩蛋白为基础的细胞骨架协同的周期性模式,这种轴突质膜也许不仅影响了单个动作电位的形成和传递,也影响了轴突如何与其他细胞相互交流的方式。

来源:上海酶联生物科技有限公司作者:上海酶联生物科技有限公司

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