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科学家在细胞外“重演”细胞分裂

  科学家一直希望能够了解细胞如何建立、移动、运输和分裂背后的物理学。据物理学家组织网近日报道,美国团队的最新研究首次在细胞外“重演”了细胞分裂过程,该成果将有助进一步洞悉细胞开展日常活动的物理过程,有朝一日催生出重大医学突破,并为新型材料甚至人造细胞开辟新方向。

  芝加哥大学物理学教授玛格丽特·加德尔和博士后基姆·韦里奇领导了这项创新性研究。加德尔说:“细胞如何分裂是生命如何创造自身最基本的方面之一,也是我们数百年来一直试图理解的东西。”

  细胞在身体中移动,但一些最复杂的运动在细胞内部发生,比如,将养分和供应物从一个地方运送到另一个地方、分裂以重建自身等。这种运动的关键参与者之一是肌动蛋白——一种将自身组装成棒和结构的蛋白。

  加德尔团队想要了解肌动蛋白运动背后的物理学,为此,他们提取这一蛋白的组分并尝试在细胞外构建它们。

  在实验中,韦里奇分离出肌动蛋白,并看着它们形成呈杏仁状的液滴,当他添加肌球蛋白(肌肉中常见的运动蛋白)时,这些肌球蛋白会自动找到液滴的中心,并将液滴夹成两半。这是科学家们第一次详细了解一个细胞如何完成这项任务。

  加德尔说,观察这个过程——生物如何利用液滴的结构来形成更多生命,不仅令人着迷,而且非常有用。虽然不同蛋白质细胞分裂的形式不一样,但基本原理可能类似。

  她说:“生物学领域的很多问题归根结底都与分子协作有关,但由于这些活动通常在细胞内部发生,所以很难建模。最新研究让我们有机会探索是什么基本原则在发挥作用。”

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