在这张共聚焦显微镜拍摄的照片中，4天大的拟南芥植物细胞的过氧化物酶体中可以看到膜分隔的隔室。这些细胞经过基因改造，在过氧化物酶体的膜(绿色)和腔(洋红色)中产生荧光蛋白。图片由莱斯大学扎卡里·赖特提供

 

发现“要求我们重新思考我们所知道的关于过氧化物酶体的一切。”天富平台登录

 

莱斯大学(Rice University)的生物化学家扎卡里·赖特(Zachary Wright)在研究生一年级时发现了一种隐藏在普通细胞机制中的东西，而这种细胞机制对从酵母到人类的所有高级生命都至关重要。

 

Wright在2015年所看到的——细胞器内被称为过氧化物酶体的子室——在今天发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中有描述。

 

“毫无疑问，这是我们实验室迄今为止发现的最出乎意料的事情，”研究合著者邦妮·巴特尔说，她是赖特的博士顾问，也是美国国家科学院成员。“这要求我们重新思考我们对过氧化物酶体的所有认识。”

 

过氧化物酶体是细胞将脂肪分子转化为能量和有用物质的隔间，比如保护神经细胞的髓鞘。在人类中，过氧化物酶体功能障碍与严重的代谢紊乱有关，而且过氧化物酶体可能在神经退行性变、肥胖、癌症和年龄相关疾病中具有更广泛的意义。

 

关于过氧化物酶体仍有很多未知，但它们的基本结构——由袋状膜包围的颗粒状基质——在2015年并没有受到质疑。巴特尔说，这是赖特的发现令人惊讶的原因之一。天富平台登录

 

扎卡里·赖特

 

扎卡里·赖特是莱斯大学生物科学系的博士后研究员。图片来源:杰夫·菲特罗/莱斯大学

 

“我们是遗传学家，所以我们习惯了意想不到的事情。她指的是赖特发现的另一件令人惊讶的事情:美丽的彩色图像展示了过氧化物酶体子室的墙壁及其内部。这些图像之所以成为可能，是因为莱特在实验中使用了明亮的荧光报告符和发光的蛋白质标记。生物化学家修改模式生物的基因——Bartel的实验室使用拟南芥植物——以一种可控的方式用荧光蛋白标记它们，可以揭示特定基因的功能和功能障碍，包括一些导致人类、动物和植物疾病的基因。

 

赖特现在是巴特尔实验室的博士后研究助理，2015年，他在测试一名记者时发现了过氧化物酶体子室。

 

巴特尔说:“我从没想过扎克做错了什么，但我不认为那是真的。”她认为这些图像一定是某种人工产物的结果，一种细胞内部并不存在的特征，而是由实验产生的。

 

“如果这真的发生了，早就有人注意到了，”她回忆自己当时的想法。

 

邦妮Bartel

 

邦妮·巴特尔(Bonnie Bartel)是莱斯大学的拉尔夫和多萝西·鲁尼(Ralph and Dorothy rooney)生物科学教授。图片来源:杰夫·菲特罗/莱斯大学

 

“基本上，从那一刻起，我就试着去理解他们，”赖特说。他检查了他的仪器，重复了他的实验，没有发现任何藏物的证据。他收集了更多关于这些神秘分区的证据，最终来到了丰德伦图书馆(Fondren Library)，在过去的研究中进行梳理。

 

 

“我重新查阅了上世纪60年代关于过氧化物酶体的非常古老的文献，发现他们也观察到了类似的事情，只是不理解它们，”他说。“而这个想法就这样消失了。”

 

在60年代和70年代早期的研究中有很多关于这些内部隔间的参考文献。在每一个案例中，调查人员都把注意力集中在其他事情上，并顺便提到观察到的情况。所有的观察都是用透射电子显微镜进行的，但在20世纪80年代共聚焦显微镜普及后，透射电子显微镜就不再受欢迎了。

 

巴特尔说:“它只是比电子显微镜容易得多。”“整个领域开始做共聚焦显微镜。而在早期的共聚焦显微镜中，蛋白质并没有那么亮。”

Wright在2015年也使用了共聚焦显微镜，但由于有了更明亮的报告，更容易分辨小的特征。另一个关键:他正在研究拟南芥幼苗的过氧化物酶体。

 

 

赖特说:“人们忘记这一点的一个原因是，酵母和哺乳动物细胞中的过氧化物酶体比光的分辨率小。”“用荧光显微镜，你只能看到一个点。这只是光的极限。”

 

他观察到的过氧化物酶体比原来大100倍。科学家们不确定为什么过氧化物酶体在拟南芥幼苗中变得如此巨大，但他们知道发芽的拟南芥种子从储存的脂肪中获取所有的能量，直到幼苗的叶子开始通过光合作用产生能量。