尽管我们认为我们体内的细胞和构成它们的细胞器已经被很好地绘制出来,但似乎仍然存在一些惊喜。
一组研究人员刚刚发表了一篇论文,描述了细胞器中存在的一种令人惊讶的结构——这种结构几十年来一直隐藏在人们的视线中。
这种细胞器被称为过氧化物酶体——一种气泡状的单膜,充满了称为管腔的颗粒状蛋白质基质。它们不是最重要的细胞机器(不完全是线粒体或细胞核),但这些非常非常小的细胞器官在分解和合成分子方面发挥着关键作用。
在植物细胞的过氧化物酶体内,研究人员惊讶地发现了囊泡——我们认为细胞器没有这种囊泡。
过氧化物酶体漂浮在所有多细胞生物的细胞周围,去除含氧的活性分子并帮助分解脂肪。在人类和其他哺乳动物中,它们只有 0.1 微米——小到即使使用高倍显微镜,也看不到太多东西。
“酵母和哺乳动物细胞中的过氧化物酶体小于光的分辨率,”莱斯大学生物化学家扎卡里·赖特 (Zachary Wright) 解释道。
“使用荧光显微镜,你只能看到一个点。这正是光所能做到的极限。”
但赖特正在研究这种植物拟南芥 拟南芥当他还是一名毕业生时,他发现了过氧化物酶体中意想不到的结构。
拟南芥,一种豆瓣菜,具有非常非常大的过氧化物酶体。在幼苗中,它们可以达到 9-12 微米,这样大的尺寸不仅可以在显微镜下清晰区分,而且可以在其中进行观察。
“明亮的荧光蛋白与更大的过氧化物酶体相结合拟南芥,使得这一点变得非常明显,也更容易看到,”赖特说。
“我重新审视了 60 年代关于过氧化物酶体的真正古老文献,发现他们观察到了类似的事情,只是不理解它们。”
四天龄拟南芥植物细胞的过氧化物酶体。 (扎卡里·赖特/莱斯大学)
正如上图所示,研究小组发现,除了我们所知道的正常膜外,细胞器内还存在许多其他膜——也称为囊泡。
这些囊泡(绿色显示膜)漂浮在管腔(粉色)中。
囊泡通常用于在细胞周围或细胞器内部运输分子。它们将分子安全地隐藏在一个防水的茧中,在那里它们不能与细胞的其他部分发生反应。
“通过发挥优势拟南芥系统,”该团队在他们的新论文中写道,“我们的研究结果挑战了长期以来将过氧化物酶体视为简单的单膜细胞器的观点,并可能有助于解决过氧化物酶体功能和进化的基本问题。”
尽管我们需要做更多的研究来确认新发现的过氧化物酶体囊泡也存在于人类细胞中,以及它们实际上在做什么,但该团队有一些想法。
“当你想到传统的生化反应时,我们只是有一种底物漂浮在细胞的水环境中——内腔——并与酶相互作用;如果你有一些不适合的东西,那么效果就不太好。不想在水里待着”赖特说。
“因此,如果你使用这些膜来溶解水不溶性代谢物,并允许更好地获取腔内酶,那么它可能代表了更有效地处理这种代谢的总体策略。”
该研究发表于自然通讯。