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细胞分裂是受什么控制的?  

2010-05-21 16:36:16|  分类: 吴氏养身 |  标签: |举报 |字号 订阅

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生物学家发现细菌生物钟控制细胞分裂的机制

 

一个生物学小组阐明了细菌是如何在准确的时间进行细胞分裂的生物化学机制,这对掌握所有生物体(从细菌到人类)是如何利用它们的生物钟控制基础的细胞功能来说是非常关键的一个因素。

 
这个发现的详细说明发表在2月19日的《细胞》(Cell)杂志上。它为细菌和其它原核细胞(缺乏细胞核)的生物钟在进化上是如何不同于真核生物(具有细胞核)的生物钟提供了关键的线索。真核生物组成了绝大部分生命体形式,从真菌到植物再到动物。

“生物学的一个主要问题是:细菌、植物、动物、真菌中的生物钟机制是如何不同的,”加州大学萨那圣地亚哥分校的生物学教授Susan Golden说,也是他领导了这个研究。“我们观察了当细菌细胞分裂时生物钟是如何进行控制的——在细菌中,存在着一个四小时不允许细胞进行分裂的时期——然后,我们确定了是一个关键蛋白质的结构改变控制了这个行为。”

Golden与她在UCSD、麻省理工大学、密歇根州大学和德克萨斯州A&M大学的同事一同探讨了藻青菌细长聚球藻(Synechococcus elongatus)的细胞分裂。这个生物体已被Golden实验室和其他研究人员进行了广泛的研究,他们发现细胞分裂的时间、基因表达的模式和染色体的压紧状态是由生物钟控制的。他们所不了解的是细菌的生物钟是如何精确地控制细胞分裂的。

利用定时显微镜,Golden等人发现细菌中的生物钟蛋白质KaiA、KaiB和KaiC控制了一个关键蛋白质FtsZ的行动,阻止它移向细胞的中部,然后形成细胞分裂所需的一个环形。四小时过后,生物钟蛋白质允许FtsZ移向细胞的中心,然后通过改变结构形成这个环。

“这个蛋白质复合物位于控制细胞分裂的细菌生物钟的核心,”Golden说。“这里存在着细胞周期和生理周期两个周期,必须与生物体的功能相匹配,我们从这个研究中发现了具有不同发生时间的两个周期是如何相互作用的,也掌握了控制细胞分裂时间的机制是在细菌与真核细胞中是如何不同的。”

Golden补充道,掌握从细菌到人类的生物体是如何控制细胞分裂的时机和其它进程的机制可以应用到许多由于生物钟导致的疾病上。

“了解生物钟的基本机制对我们的日常生活来说是非常关键的,因为许多人遭受了日常睡眠周期的问题,”Golden说。“人体生物钟在我们是增肥还是减肥、如何应对疾病上起着核心作用。”

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