洛桑大學馬丁實驗室的實驗生物學家在教員索菲·馬丁 (Sophie Martin) 的帶領下，利用光來激活轉基因裂變酵母細胞內的過程是其中一項研究。那里的團隊成員在進行這樣的實驗時注意到，當某種蛋白質被引入細胞時，會從細胞生長區(qū)域中轉移出來。因此，他們聯(lián)系了利哈伊大學物理系 Vavylonis 小組的負責人Dimitrios Vavylonis，以找出原因。
“我們繼續(xù)進行計算模擬，將細胞膜‘生長’與蛋白質運動結合起來，并對我們在與他們討論后考慮的其他一些假設進行建模，”理論物理學家 Vavylonis 說。
這種多學科合作結合建模和實驗來描述以前未知的生物過程。研究小組發(fā)現(xiàn)并描述了一種簡單的酵母細胞用來獲得其形狀的新機制。他們在最新一期《科學進展》(DOI: 10.1126/sciadv.abg6718)的一篇名為“分泌誘導的質膜流動的細胞模式”的論文中描述了這些結果。
Vavylonis 說，當細胞移動或生長時，它們必須向這些生長區(qū)域添加新的膜。膜傳遞的過程稱為胞吐作用。細胞還必須將這種膜輸送到特定位置，以保持方向感——稱為“極化”——或以協(xié)調的方式生長。
“我們證明這些過程是相互關聯(lián)的：局部過量的胞吐作用導致一些附著在膜上的蛋白質移動('流動')離開生長區(qū)域，”Vavylonis 說。“這些移開的蛋白質標記了非生長的細胞區(qū)域，從而建立了一種自我維持的模式，從而產生了這些酵母細胞的管狀形狀。”
這是首次發(fā)現(xiàn)這種細胞圖案形成機制——細胞在其表面獲得空間不均勻性的過程。
Vavylonis 團隊的模擬由博士后助理David Rutkowski帶頭，導致了 Martin 小組隨后進行的實驗測試。Vavylonis 和 Rutkowski 分析了實驗結果，以確認他們在模擬中注意到的蛋白質分布與從活細胞實驗中收集的數(shù)據(jù)相匹配。
該團隊表示，這項工作可能對研究與細胞生長和膜運輸相關過程的研究人員特別感興趣，例如神經生物學家和研究癌細胞過程的研究人員。
“我們的工作表明，生物系統(tǒng)中的模式通常不是靜態(tài)的，”Rutkowski 說。“模式通過涉及連續(xù)流動和周轉的物理過程建立起來。”
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