在植物细胞器中发现了新结构

我们一般认为,细胞中各种细胞器的基本结构都已经被标注在教科书里了。但没想到,有研究人员刚刚发现了一种全新的结构,数十年来一直隐藏在我们的眼皮底下。

细胞器是过氧化物酶体(peroxisome)——内腔充满了被称为颗粒状蛋白质基质的气泡状单膜体。它们不是最重要的细胞器,但这些非常非常小的细胞器官在分解和合成分子的过程中起关键作用。

在植物细胞的过氧化物酶体内部,研究人员惊讶地发现了囊泡——我们原本以为这种细胞器没有囊泡。

过氧化物酶体漂浮在所有多细胞生物的细胞周围,从而去除了含氧的反应性分子并有助于分解脂肪。在人类和其他哺乳动物中,它们只有0.1微米——太小了,即使用高倍显微镜,也看不到。

赖斯大学的生物化学家扎卡里·赖特解释说:“酵母和哺乳动物细胞中的过氧化物酶体小于光学显微镜的分辨率。使用荧光显微镜,您也只能看到一个点。”

幸好,赖特是在研究拟南芥植物的细胞时有所发现。

拟南芥是所谓的模式植物,其植株小、结实多、生命周期短、基因组简单、遗传操作简便。同时,过氧化物酶体确实很大。在幼苗中,它们可以长到9-12微米——不仅可以在显微镜下清楚地区分,而且可以窥视其内部。

“明亮的荧光蛋白,与拟南芥中更大的过氧化物酶体结合在一起,使对象变得非常明显。我回顾了六十年代有关过氧化物酶体的古老文献,发现他们观察到了相似的东西,只是未深入研究。”

囊泡通常用于在细胞周围或细胞器内部转运分子。它们将分子安全地塞在不透水的茧中,防止与细胞的其他部分发生反应。

研究人员在论文中写道:“利用拟南芥系统的优势,我们的发现挑战了过氧化物酶体是简单单膜细胞器的历史观点,并可能有助于解决过氧化物酶体功能和进化的基本问题。”

人体细胞中的过氧化酶体是否也有类似的囊泡结构,我们还需要进一步确认。

至于新结构的实际作用,赖特有所猜测:“考虑传统的生化反应,那是在细胞的水环境中漂浮着一种底物,并与酶相互作用;对于不溶的物质,则效果不佳。如果把不容物放置在多层的内膜上,充分接触其上的腔内酶,则可能是新陈代谢更高效的进化策略。”

该研究已经发表在《自然·通讯》上。

原文:https://www.sciencealert.com/scientists-discover-surprise-structure-in-plant-organelle

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