來(lái)自哈佛大學(xué)，霍德華休斯醫(yī)學(xué)院的研究人員以肌動(dòng)蛋白，血影收縮蛋白（spectrin） 等相關(guān)蛋白為基石，搭建起了一個(gè)周期性的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)，這對(duì)于深入了解細(xì)胞“動(dòng)態(tài)”，以及重要的離子通道，具有積極的意義。相關(guān)成果公布在Science雜志上。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是的華裔女科學(xué)家，哈佛大學(xué)莊小威（Xiaowei Zhuang）教授，莊教授早年畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)少年班，34歲的時(shí)候就成為了哈佛大學(xué)正教授，并入選了去年公布的84位新晉美國(guó)*院士名單，她的當(dāng)選刷新了zui年輕美國(guó)*華人院士的紀(jì)錄，可謂是傳奇式人物。
肌動(dòng)蛋白在塑造和維持細(xì)胞形態(tài)方面扮演著重要的角色，同時(shí)也擔(dān)負(fù)著支撐細(xì)胞各項(xiàng)功能的作用，比如細(xì)胞移動(dòng)，細(xì)胞分裂，細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)取?duì)于神經(jīng)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，肌動(dòng)蛋白更是神經(jīng)元極性，作用因子運(yùn)輸，神經(jīng)突起生長(zhǎng)，以及突觸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定*的元件。
然而盡管這一結(jié)構(gòu)具有如此重要的作用，但我們對(duì)于神經(jīng)細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白結(jié)構(gòu)還不是十分了解，在這篇文章中，莊小威等人充分利用其隨機(jī)光學(xué)重建顯微鏡（stochastic optical reconstruction microscopy, STORM）技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，分析了神經(jīng)細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白，血影收縮蛋白（spectrin） 等相關(guān)蛋白的組織結(jié)構(gòu)，提出了新假說(shuō)。
STORM技術(shù)是莊小威等人于2005年研發(fā)出的一種能夠幾百次地反復(fù)在各種顏色的光照下使用的，驅(qū)動(dòng)為熒光態(tài)和暗態(tài)的發(fā)光分子團(tuán)，從而得到了比傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡高10倍以上分辨率的顯微技術(shù)。
研究人員可以先把熒光團(tuán)連接到一個(gè)可以設(shè)計(jì)成依次連接許多種生物分子的抗體上，然后把連接了熒光團(tuán)的生物樣本曝露在變波長(zhǎng)的連續(xù)閃光下，分別激發(fā)不同子集的熒光團(tuán)。得到許多不同子集的熒光團(tuán)發(fā)光的圖像后，再把這些圖像合成一張能夠清晰分辨熒光團(tuán)的圖。
利用這種技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)肌動(dòng)蛋白形成了環(huán)狀結(jié)構(gòu)，纏繞在神經(jīng)軸突的外周，沿著軸突中心均勻的分布，纏繞間隔為~180-190nm。而且這種有規(guī)律的結(jié)構(gòu)并不會(huì)出現(xiàn)在樹突上，沿著樹突出現(xiàn)的是長(zhǎng)肌動(dòng)蛋白絲。
此外研究人員還在這種肌動(dòng)蛋白環(huán)狀結(jié)構(gòu)旁發(fā)現(xiàn)了一種稱為Adducin的肌動(dòng)蛋白帽蛋白，這是一種新近發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞膜骨架蛋白，含有多個(gè)功能位點(diǎn)，參與細(xì)胞膜骨架網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞膜離子轉(zhuǎn)運(yùn)等。
同時(shí)，血影收縮蛋白也與這些Adducin和肌動(dòng)蛋白交替構(gòu)成了這種周期性結(jié)構(gòu)，并且相鄰肌動(dòng)蛋白-adducin環(huán)結(jié)構(gòu)之間的距離，正好是一個(gè)血影收縮蛋白四聚體的長(zhǎng)度。
更為重要的是，軸突中的鈉離子通道也呈現(xiàn)出一種與以肌動(dòng)蛋白-血影收縮蛋白為基礎(chǔ)的細(xì)胞骨架協(xié)同的周期性模式，這種軸突質(zhì)膜也許不僅影響了單個(gè)動(dòng)作電位的形成和傳遞，也影響了軸突如何與其他細(xì)胞相互交流的方式。
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