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Nature:细胞凋亡“殃及池鱼”

标签:细胞 凋亡 组织
摘要 : 由法国的三个主要机构研究人员组成的一个科研小组发现,细胞凋亡对其周围组织的影响比之前预期的要多,这种细胞变化会引发细胞组织更多变化。这一研究成果公布在1月22日Nature杂志在线版上。

 

由法国的三个主要机构研究人员组成的一个科研小组发现,细胞凋亡对其周围组织的影响比之前预期的要多,这种细胞变化会引发细胞组织更多变化。

这一研究成果公布在1月22日Nature杂志在线版上。这项研究描述了一个正经历细胞死亡的荧光肌球蛋白如何变化的,以及它对周围环境的影响,这个过程中还出现了上皮细胞折叠变化。

许多年来,生物学家认为当细胞死亡(或者凋亡)的时候,它们就是简单收缩,分解和消失。近期的研究发现这个过程实际上还存在许多内容,并且这一过程依赖于其在机体中出现的位置。

比如说上皮细胞——这种细胞构成了上皮细胞组织,也就是划分出体腔使其间隔开来的细胞。研究人员发现正在死亡的细胞仍维持这与活细胞之间的物理联系,并且还会用力拉扯细胞,使之变形。而这项最新研究则为揭示这个过程提供了更深入的见解,研究人员通过分析果蝇幼虫阶段腿部关节提出了新观点,这一位置正是之前研究指出的受到细胞凋亡影响的区域。

为了更好地理解细胞凋亡对果蝇发育有何影响,研究人员修改了荧光标记,令它们更加容易被观察到。利用这种新标记,研究人员发现蛋白会累积到即将死亡细胞的极化中心基底轴部分。而且这些细胞还会施力给其周围的细胞,令周围细胞中的肌球蛋白水平增加,从而引发其收缩,之后折叠。此外,研究人员还发现即将死亡的细胞中,肌球蛋白功能就会被抑制,周围细胞中肌球蛋白也产生变化,使细胞更容易被拉扯。

这些发现均表明,细胞凋亡并不仅仅是一种单纯的细胞诞生和死亡过程,而是果蝇成熟的重要组成成分。并且对于我们人类也是如此,显然细胞凋亡参与了组织变化过程,在组织形成过程中发挥了巨大的作用。

除了细胞凋亡之外,细胞大小的变化也是细胞生物学中的一个存在已久的谜题。近期一组美国研究人员设计出一种微型装置来隔离并操控细胞个体,这种装置可以使他们跟踪数千细菌细胞个体几百代的发展过程。他们在严格保持多种生长条件稳定的情况下,监测了成千上万的大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的生长和分裂过程。这一实验使他们获得了以往研究之数千倍的样本量,在此基础上,他们进行了前所未有的量化研究。

研究人员通过建设与实验数据相匹配的数学模型发现,细胞生长遵循一种生长定律——按照恒定速率进行指数增长。他们还吃惊地发现,细胞对空间或时间都不“敏感”,它们的分裂遵循着“独特而简单的细胞大小控制量化原则”:不管新生细胞大小如何,每一代都会向群体中增加相同的体积,这种增长原则自动保证了不同大小细胞分布的稳定性。

该研究的意义将不仅仅是找到基本科学问题的谜底。科学家指出,深入了解细胞分裂的触发原因可以让科研人员更好地理解细胞分裂失控而导致癌症的过程。

原文链接:Apico-basal forces exerted by apoptotic cells drive epithelium folding

Epithelium folding is a basic morphogenetic event that is essential in transforming simple two-dimensional epithelial sheets into three-dimensional structures in both vertebrates and invertebrates1. Folding has been shown to rely on apical constriction. The resulting cell-shape changes depend either on adherens junction basal shift2 or on a redistribution of myosin II, which could be driven by mechanical signals. Yet the initial cellular mechanisms that trigger and coordinate cell remodelling remain largely unknown. Here we unravel the active role of apoptotic cells in initiating morphogenesis, thus revealing a novel mechanism of epithelium folding. We show that, in a live developing tissue, apoptotic cells exert a transient pulling force upon the apical surface of the epithelium through a highly dynamic apico-basal myosin II cable. The apoptotic cells then induce a non-autonomous increase in tissue tension together with cortical myosin II apical stabilization in the surrounding tissue, eventually resulting in epithelium folding. Together our results, supported by a theoretical biophysical three-dimensional model, identify an apoptotic myosin-II-dependent signal as the initial signal leading to cell reorganization and tissue folding. This work further reveals that, far from being passively eliminated as generally assumed (for example, during digit individualization), apoptotic cells actively influence their surroundings and trigger tissue remodelling through regulation of tissue tension.

来源: Nature 浏览次数:114

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