隨機(jī)過(guò)程可以確定器官中的特化細(xì)胞
什么是允許植物和動(dòng)物器官?gòu)脑枷嗤?xì)胞組產(chǎn)生不同特化細(xì)胞的過(guò)程?如果在萼片中發(fā)現(xiàn)小的和巨大的細(xì)胞 - 花蕾在芽中的葉狀覆蓋 - 開花的擬南芥植物，答案是隨機(jī)性。小細(xì)胞與巨細(xì)胞的比例對(duì)于萼片是正確的形狀是重要的，以正確地保持花瓣閉合和就位，直到花準(zhǔn)備開花。最近在eLife雜志上發(fā)表的這項(xiàng)研究首次發(fā)現(xiàn)了一種隨機(jī)的模式機(jī)制，可以決定每個(gè)細(xì)胞在大小方面的命運(yùn)，從而使小細(xì)胞與巨細(xì)胞的正確比例發(fā)揮正常作用。
“未來(lái)的主要問題是這種模式機(jī)制是否也用于其他系統(tǒng)，例如動(dòng)物器官和其他植物，其中特殊細(xì)胞類型以漂亮的模式制作，”Nancy M.和Samuel的Adrienne Roeder說(shuō)。 C.弗萊明任命威爾細(xì)胞與分子生物學(xué)研究所助理教授，該論文的高級(jí)作者。Heather Meyer是Roeder實(shí)驗(yàn)室的研究生，是該論文的第一作者。
為使萼片具有正確的曲率并在花朵準(zhǔn)備開花時(shí)適當(dāng)?shù)卮蜷_，細(xì)胞必須保持每個(gè)巨細(xì)胞大約110個(gè)小細(xì)胞的比例。與可能小到10微米的小細(xì)胞相比，巨細(xì)胞可以大到360微米，盡管它們并非都是均勻的。
通常，細(xì)胞生長(zhǎng)，復(fù)制其DNA，再次生長(zhǎng)然后分裂。通過(guò)實(shí)時(shí)顯微成像，研究人員發(fā)現(xiàn)小細(xì)胞分裂，使它們體積變小。但是這些巨細(xì)胞經(jīng)歷了一個(gè)稱為核內(nèi)復(fù)制的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中它們復(fù)制了它們的DNA但不分裂而是變大。例如，核內(nèi)復(fù)制在玉米，小麥和豆類的營(yíng)養(yǎng)部分中很常見。
該研究報(bào)告稱，一種名為ATML1的蛋白質(zhì)在萼片的所有表皮細(xì)胞(組織的外層)中表達(dá)，但ATML1的水平在每個(gè)細(xì)胞中隨機(jī)波動(dòng)。Meyer創(chuàng)造了一種發(fā)熒光的ATML1蛋白，因此她可以隨時(shí)間對(duì)ATML1濃度進(jìn)行成像。通過(guò)每8小時(shí)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行成像，Meyer認(rèn)識(shí)到當(dāng)ATML1水平足夠高以超過(guò)閾值而細(xì)胞處于其第二生長(zhǎng)期時(shí)，該細(xì)胞將進(jìn)入核內(nèi)復(fù)制狀態(tài)并變成巨型細(xì)胞。否則，細(xì)胞分裂。
Roeder的實(shí)驗(yàn)室與英國(guó)劍橋大學(xué)的合作者Pau Formosa-Jordan，JoséTeles，HenrikJönsson和James Locke合作，Teles和Formosa-Jordan創(chuàng)建了一個(gè)單細(xì)胞圖像處理平臺(tái)，這是量化閾值行為所必需的。該平臺(tái)與計(jì)算機(jī)模型耦合以驗(yàn)證結(jié)果并基于ATML1的隨機(jī)波動(dòng)再現(xiàn)巨細(xì)胞和小細(xì)胞的模式。
“這一發(fā)現(xiàn)為我們提供了一個(gè)關(guān)于細(xì)胞如何決定細(xì)胞成型類型的新觀點(diǎn)，”Roeder說(shuō)。“這種隨機(jī)的圖案化機(jī)制可能會(huì)在所有地方進(jìn)行，我們還沒有成像和量化能力來(lái)觀察它。”
共同作者，法國(guó)里昂大學(xué)研究員Gwyneth Ingram合作確定了ATML1在確定細(xì)胞大小方面的作用。
推薦內(nèi)容
-
剖腹產(chǎn)真能一刀就完事？其實(shí)真相是...
日常生活中我們經(jīng)常會(huì)聽到各種各樣的坊間流言。然而很少人去求證這些流言的真實(shí)性，久而久之就變成了真事。在這里，小編必須提醒大家，...
-
用“好人”肽預(yù)防心血管疾病
阿爾伯塔大學(xué)的研究人員提出了第一種通過(guò)增強(qiáng)身體自然防御來(lái)保護(hù)人們免受心血管疾病影響的醫(yī)療方法。由Gavin Oudit領(lǐng)導(dǎo)的這個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)
-
氟康唑使真菌具有性活躍性
酵母白色念珠菌在大多數(shù)健康人群中作為消化道中的無(wú)害定殖者發(fā)生。然而，它也可能導(dǎo)致危及生命的感染，特別是在免疫功能低下的患者中。...
-
日本人搶購(gòu)納豆防疫！納豆有什么營(yíng)養(yǎng)？其實(shí)是這樣...
當(dāng)我們不知道一件事真假的時(shí)候，不防多等等官方的回應(yīng)。因?yàn)樾畔⑺槠?，很多小伙伴現(xiàn)在上網(wǎng)很容易只看到事情的一面就下定論，其實(shí)很多...
