中科院学者Cell子刊阐明了新型细胞骨架在真核细胞变形中的作用

最近，由中国科学院水生生物研究所(IHB)缪炜教授领导的研究小组发现，Lacrymaria细胞利用非常规和新颖的细胞骨架成分来实现其非凡的动态变形能力。这项研究发表在《当代生物学》杂志上。

真核细胞依靠动态形状变化来实现各种细胞功能，维持重要的生物过程，并调节细胞行为。这些形状变化很大程度上是由细胞骨架成分的组织和排列驱动的。细胞骨架由基因特化和辅助蛋白结合产生，使细胞具有不同的形状和作用。

许多真核细胞表现出形状变化，其中最迷人的例子之一是单细胞纤毛真核生物泪虫，以其异常动态的形状变化而闻名。它有一个灵活的“细胞颈”，可以伸展到身体长度的几倍到几十倍来捕捉猎物，表现出惊人的弹性和运动自由。尽管进行了大量的研究，但这种极端形态变化背后的分子机制尚未被理解。

在这项研究中，研究人员通过质谱分析，基于高质量的Lacrymaria基因组阐明了颈部的分子组成。他们发现Lacrymaria显著的形态变化涉及一种独特的肌动蛋白-肌球蛋白系统，而不是在其他可收缩的纤毛虫中发现的Ca2+依赖系统。

基于各种实验证据，研究人员揭示了Lacrymaria颈部收缩系统的分子和结构基础由肌素细胞骨架和微管细胞骨架组成，肌素细胞骨架由中心蛋白-肌球蛋白蛋白组成，微管细胞骨架含有一种新的巨蛋白。

此外，他们还发现了类似疟原虫的非常规肌动蛋白，它可能形成高度动态的短细丝，促进这两种细胞骨架之间的协调，从而驱动泪腺细胞的极端细胞变形。

“实际上，这是继我们早期在螺口虫中发现之后，在纤毛虫中发现的第二个新的细胞骨架系统。真核生物表现出各种各样的细胞骨架系统，而像泪虫和螺虫这样以其非凡的细胞运动性而闻名的纤毛虫，为研究这些新的细胞骨架系统提供了很好的模型，”缪炜教授说。

本研究的发现对于理解细胞骨架中的细胞运动、进化和多样性具有重要意义。此外，它们为未来的仿生微型机器人设计提供了有价值的见解。