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微绒毛分子马达加速营养加工过程

来源:生物通
摘要:范德比尔特大学细胞和发育生物学助理教授MatthewTyska博士有一张近30年的电镜照片,显示的是一个肠道细胞微绒毛的内部结构。微绒毛是细胞表面的指状突起,肠上皮细胞的普遍特征。那时,Tyska已经知道在微绒毛中心移动的核心束是一群结构蛋白actin,将actin束连接到细胞膜的梯状“环”是由马达蛋白(motorprotein)myosin......

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        范德比尔特大学细胞和发育生物学助理教授Matthew  Tyska博士有一张近30年的电镜照片,显示的是一个肠道细胞微绒毛的内部结构。微绒毛是细胞表面的指状突起,肠上皮细胞的普遍特征。

        那时,Tyska已经知道在微绒毛中心移动的核心束是一群结构蛋白actin,将actin束连接到细胞膜的梯状“环”是由马达蛋白(motor  protein)myosin-1a组成的。这种肌浆球蛋白,虽然与肌细胞收缩中的肌浆球蛋白有关,但只被认为发挥纯粹的结构作用。Tyska说,教科书几十年来一直认为微绒毛是被动的支架,是放大膜表面积的一种方式。

        小肠中,扩张的细胞表面积增加了加工营养的酶和载体的作用空间,提供了更强的操错营养的能力。但Tyska认为,马达蛋白——产生力和向细胞运输载体的蛋白,不止发挥被动的结构作用。“当我看那张照片的时候,近水晶排列使我想到肌纤维中的actin和肌浆球蛋白。回到相同的问题:为何微绒毛有这些包裹马达蛋白的漂亮结构。”

        Tyska与其实验室学生Russell  McConnell验证这些马达蛋白除了作为将细胞膜结合到actin束的分子胶水之外,还有其它作用。研究人员净化大鼠或小鼠微绒毛密集的上皮层,并添加myosin-1a的化学燃料ATP。通过显微镜,他们发现细胞膜向微绒毛尖端运动,然后以囊泡形式突然离开。此发现对营养加工过程以及胃肠生理学其它方面研究有提示意义,刊登于5月21日《The  Journal  of  Cell  Biology》杂志,其中一张图片被选作封面。Tyska对此意想不到的发现非常兴奋,“我们发现微绒毛不止是一个增加细胞膜表面积的支架,是一种能够从顶端脱落膜的小机制。”研究小组证实myosin-1a是将膜推向微绒毛的动力。从敲除myosin-1a基因的小鼠分离出来的刷状缘(Brush  borders)脱落的膜是野生型小鼠刷状缘脱落膜的5%。

        目前,研究人员正在正尝试弄清肠细胞驱动囊泡离开微绒毛的原因。他们从正在进行的囊泡排列和质谱研究中了解到囊泡如微绒毛膜,含有营养加工酶和载体,。“一种观点是,这些囊泡远距离操纵,加速营养加工,甚至在营养尚未到达刷状缘被(肠上皮细胞)吸收之前。”

        研究人员还探测了膜脱落作用其它的可能性:在微生物和病原体进入细胞之前,将它们从细胞表面驱逐,对细胞进行作用;提供了一种改变微绒毛表面成分的机制;通过发射含有信号传递蛋白的囊泡,在细胞-细胞交流之间发挥作用。Tyska等打算检测myosin-1a在其它已知位点(内耳的毛发细胞)是否也发挥相似的膜运动作用,以及是否其它微绒毛也利用肌浆球蛋白马达从其尖端发射囊泡。(生物通  小粥)
作者: 2007-6-4
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