颠覆性发现：中心粒也携带遗传信息？

sunsong7

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时间：2015年4月28日 来源：生物通
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　　瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究团队发现，中心粒可以携带信息在细胞中跨世代传递。这一惊人的发现说明，除基因之外线粒体也可能携带遗传信息。      ! E6 J2 x/ z" \

% S- |9 X- V4 `生物通报道：瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究团队发现，中心粒可以携带信息在细胞中跨世代传递。这一惊人的发现说明，除基因之外线粒体也可能携带遗传信息。* z! N) s; C# M; y! N
中心粒是细胞内由多个蛋白组成的桶状结构，受到了科学家们的广泛研究。中心粒蛋白发生突变会引起一系列疾病，包括发育异常、呼吸疾病、男性不育和癌症。EPFL团队在Cell Research杂志上发表文章指出，受精卵的原始中心粒（来自父亲）能够在胚胎发育中持续存在，跨越十次细胞分裂。这一发现将对生物学和疾病治疗产生深远的影响。1 M. O: f+ ^; E  R6 x1 x+ D3 R
中心粒最广为人知的功能是，在细胞分裂中保证染色体正确传递给子细胞。细胞纤毛中也有中心粒存在，这一结构与信号传递以及细胞运动能力有关。我们知道，在生殖过程中父母平均贡献遗传物质，而大多数细胞器来自于卵子，比如线粒体。不过在受精后形成的胚胎中，中心粒完全来自于男性精子，父亲中心粒的任何异常都会传递给最初的胚胎细胞。
1 y9 D  f0 a) k+ g0 g跨世代传递
. A) R' d% `4 EPierre Gönczy等人对线虫进行了研究，线虫是研究胚胎发育和人类遗传疾病常用的模式生物。与包括人类在内的其他物种一样，线虫的中心粒也完全来自于精子。研究人员希望知道，这些“原始”中心粒能够在胚胎发育过程中持续存在多久。
1 w/ T6 o" M) _1 M" ]; `& e, ]& p他们将三个不同的中心粒蛋白标记上荧光，然后让被标记的雄性线虫与未标记的雌性线虫交配，跟踪父本的中心粒蛋白组分。研究显示，父本中心粒能够持续传递十代，这是首次发现中心粒能在胚胎发育中持久存在。（延伸阅读：著名学者Cell发表颠覆性文章：波涛汹涌的细胞质）
7 \  f) Q" k' w2 D这项研究对生物学有很大的启示。研究指出，持续存在的中心粒可能是一种非基因的信息携带者，这将颠覆我们对这种细胞器的认识和理解。除此之外，这项研究在医学领域也很有意义。异常线粒体可以直接从父亲传递给后代，对胚胎产生影响，这样的发现有助于更好的理解和治疗中心粒疾病。
9 Z, r! q3 ~8 t3 w5 b+ b0 G“现在我们知道，中心粒可能是一种信息单向遗传的途径，对早期发育有重要的影响，”Pierre Gönczy说。' p/ x1 \: k: w# n8 S6 e* d

6 ]# O& [" u/ w5 N) r生物通编辑：叶予: {- V7 x# F6 t: @/ J) w5 ~+ n/ G
生物通推荐原文：Paternally contributed centrioles exhibit exceptional persistence in C. elegans embryos. Cell Research
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细胞中心粒携带（非）遗传信息 影响早期发育

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: X6 x- B) T8 H0 Q& z7 M: k- i发布时间： 2015-04-29 09:07:51  |  来源： 光明网  |  作者： 陈丹  |  责任编辑：
; V; A! T% S! p( Y　　携带生物信息的可能不仅只有基因，一种被称为中心粒的细胞结构，或许也可充当信息在细胞代际间传递的载体。瑞士洛桑联邦理工学院的科学家发表在《细胞研究》杂志上的新研究表明，受精卵中仅遗传自父亲的原始中心粒，在胚胎发育中可持续经历十次细胞分裂。这意味着中心粒很可能也是信息载体。该发现将对生物学和疾病的治疗产生深远影响。
* Z) O. j! L/ w1 o6 o% q　　中心粒是细胞内的一种桶状结构，由多个蛋白质组成。由于这些组分蛋白质的突变可引起一系列疾病，包括发育异常、呼吸系统疾病、雄性不育和癌症等，中心粒已成为目前许多研究的焦点。中心粒最为人熟知的是它在细胞分裂中所起的作用——确保染色体正确地传递给新的子细胞。新受精胚胎会从父母双方继承遗传物质，但大部分细胞器，如线粒体来自卵细胞；而中心粒则全部来自精子，任何“异常”都会随之传递给第一批胚胎细胞。9 E9 ]! h5 U( o, A6 w( o
　　洛桑联邦理工学院瑞士实验癌症研究所皮埃尔·格克兹的团队想弄清楚，在受精卵不断进行细胞分裂直至完全发育成胚胎的过程中，这些来自父亲的原始中心粒能够持续存在多久。他们利用线虫进行了研究，线虫是研究胚胎发育和人类遗传疾病常用的模式生物，与包括人类在内的其他物种一样，线虫的中心粒也完全来自精子。, k/ j5 p' X3 M& R+ N
　　实验所用的是转基因线虫，研究人员用荧光信号标记三种不同的中心粒蛋白，然后让被标记的雄性线虫与未标记的雌性线虫交配，这样就能在胚胎形成过程中跟踪来自父亲的中心粒蛋白组分。他们发现，在经过多达10次细胞分裂后，原始中心粒蛋白竟然还能存在。) k, L2 r4 M6 }
　　这表明能够持续经历好几个细胞分裂周期的中心粒，实际上很可能是非遗传信息的载体。如果这一结论得到证实，将颠覆我们对这种真核生物的细胞器的认识和理解。此外，这项研究在医学领域也有重要意义。由于很多疾病与中心粒相关，而功能异常的中心粒可由父亲直接传递给后代，这有望为开发创新的治疗方法打开大门。
. I' N! Q9 C- A' T4 x　　“中心粒一直被认为只是推动了胚胎的发育，”格克兹说，“现在我们表明，中心粒可能是信息单向遗传的途径，对早期发育有相当大的影响。”他的团队接下来将调查中心粒在其他系统内，包括在人体细胞中，是否也能持续存在如此之久。（陈丹）
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子曰：上善若水 大成若缺， prion，lncRNA，centriole居然都无视基因的存在，生物学中心法则岌岌可危，！   基因论（宿命论），进化论（自然神论），细胞论（活力论翻版）将行破灭。

helong

中心粒能携带非基因遗传信息：( F' ^# q  W1 f) S7 z( K
受精卵中的原始中心粒，在胚胎发育中可持续经历十次细胞分裂，是中心粒蛋白的稀释化平均分配？, P" T1 o: K" y6 _+ ?* m+ b; Z7 J9 v
中心粒全部来自精子？why？9 L$ S4 |& M/ [% J' F/ Z0 f
中心粒的组分蛋白的编码基因全部来自父系？
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sunsong7

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" M, @7 I# k. V3 A/ T的确很奇妙，中心粒完全来自于父本，线粒体完全来自于母本，中心粒许或成为Y染色之外的家族信息。" n# e  Q" j) t5 s  D& {
还没有看到原文，上文显示“中心粒可能是一种非基因的信息携带者”，意味着中心粒与线粒体类似具有独立复制能力。, E- g1 y; C; o

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【中心粒】 关键词：运动、鞭毛、有丝分裂，9 r$ `1 Y- w; J/ }) b" {0 k& m
中心体是动物或低等植物细胞中一种重要的无膜结构的细胞器，存在于动物及低等植物细胞中。每个中心体主要含有两个中心粒。它是细胞分裂时内部活动的中心。
$ \8 Y9 K1 m5 a: v中心体是动物细胞和低等植物细胞的细胞器。通常它不存在于高等植物的体细胞内，但是，却出现于苔类、蕨类、铁树等具有产生鞭毛或纤毛的精子的精细胞内。即使是低等生物也有这样的例子，如在变形虫样细胞里没有中心体，但是在它向鞭毛细胞移动的期间，却同样会出现中心体。用光学显微镜可以看到在中心体的中央有两个小的染色很深的中心粒（在光学显微镜分辨力的限度内）和包围着中心粒的明亮的在光学上为均质的中心球，在周围有呈放射状发育的称为星体的丝状结构。但是，中心球和星丝的发育程度是因细胞的种类和时期而异。
$ O: Z% ?( x- @4 I! I中心体是细胞中的一个较小的细胞器。作为主要的微管组织中心（MTOC），在间期细胞及有丝分裂期的细胞中起着重要的作用。当中心体功能障碍时，可能引起染色体的分裂异常，并导致恶性肿瘤的发生。本文简要介绍了中心体的结构、功能，纺锤体装配检测点的调节机制，中心体复制及触发，中心体复制与细胞周期的关系，中心体蛋白，中心体异常以及可能的原因，并对其未来的研究和在临床上的应用进行了展望。一个世纪以来，中心体这一微小的细胞器对生物学家来说一直是一个迷。中心体虽然很小且不引人注目，但是它却在细胞中起着重要的作用。其中一个重要的功能是构成有丝分裂纺锤体。纺锤体微管和动力微管在细胞分裂时牵引染色体到细胞两极，使每一子代细胞都具有完整的染色体。如果没有中心体，细胞将不可能进行正常分裂。越来越多的研究结果表明，当中心体功能障碍时，有可能引起癌症，至少部分癌症是因为中心体功能障碍导致染色体异常而引起。

sunsong7

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著名学者Cell发表颠覆性文章：波涛汹涌的细胞质

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2014-8-15 11:31| 发布者: slytjiaofei 来自: 生物通
' E8 c; Z' D" h摘要: 人们一直认为，哺乳动物的细胞质就是一种粘性液体，悬浮其中的细胞器和蛋白在不断做着无规则运动和随机撞击。然而，哈佛大学的一项新研究颠覆了这一理论，研究指出细胞质其实是一个波涛汹涌的胶质海洋。相关论文发表 ...  Q6 q. e2 I; s( y4 D/ D
人们一直认为，哺乳动物的细胞质就是一种粘性液体，悬浮其中的细胞器和蛋白在不断做着无规则运动和随机撞击。然而，哈佛大学的一项新研究颠覆了这一理论，研究指出细胞质其实是一个波涛汹涌的胶质海洋。相关论文发表在八月十四日的Cell杂志上。6 Q  n- N# c' c; u$ z% N. O
研究人员将细胞质形容成一种有弹性的凝胶，这个环境并不适合随机扩散。细胞尤其是细胞骨架中进行着许多耗能的细胞过程，这些过程使细胞质形成了强力的波浪，推动着其中的蛋白和细胞器。2 T. ?. l4 h6 V& i; K5 ^
David A. Weitz教授领导的研究团队，不仅提出了新的细胞质模型，还展示了一个检测细胞质波动力的新方法。鉴于细胞质内的运输主要依赖于各种耗能过程，因此在任何时间点获得细胞质中的力学谱，就能了解细胞当时的代谢状态。1 C! {+ l" C# w0 z4 m, l* k7 ~
David A. Weitz 教授是美国哈佛大学工程与应用科学学院的著名教授，是美国科学院院士、美国艺术与科学学院院士。Weitz教授是国际上软湿功能材料、胶体微粒系统、生物物理与生物材料、微流控等研究领域的知名专家。+ A8 x2 [: o& i8 N$ ^
“这项工作对未来的发育、癌症生物学和代谢研究会产生重要的影响，”文章的第一作者Ming Guo博士说。0 e0 y5 F: x" C0 F
细胞生物学家一致认为细胞质里的颗粒是被动扩散，因为在显微镜下，它们之间的随机碰撞似乎符合布朗运动。结果大家都低估了细胞质在细胞复杂动态中的重要性，Guo说。( F" _& d0 X( M- K/ G& M
就像用勺子搅动咖啡里的糖一样，细胞机器的运行让细胞质里的悬浮颗粒无法平静。细胞质的波涛主要是由分子马达反复拉动肌动球蛋白（actomyosin）引起的，不过其它酶促活动也能掀起波澜。（延伸阅读：Cell亮点文章：马达蛋白团结就是力量）
* y7 Q  h  G8 e0 I研究人员通过一系列“敲除”实验进行了验证，在去除了细胞能量源（ATP）的情况下，悬浮颗粒和细胞器的运动大大减慢。他们还将显微镜、微流变技术和光钳结合起来，建立了一种称为FSM（force spectrum microscopy）的新方法。该技术可以检测细胞质的硬度，以及注入细胞质的惰性颗粒运动，并以此计算细胞中的力。3 ^6 A0 W! K" {3 i" I
“我们的结果意味着，影响分子马达活性的因素，也会间接影响细胞质的总体流变性，”文章的共同作者，NIH的Jennifer Lippincott-Schwartz说。4 ^2 i) Q2 P/ U, Z0 N2 E, t3 I) D
研究总结道，分子马达和酶促反应的活性改变，会影响细胞质硬度和物质运输的容易程度。而细胞质的改变又会进一步影响下游的细胞活性。目前，研究人员正在用FSM进一步研究细胞质和核质的弹性，分析它们对基因表达、代谢信号、细胞生长和运动的具体影响。2 w' c9 O) `# G! X& m( _
推荐原文：Probing the Stochastic, Motor-Driven Properties of the Cytoplasm Using Force Spectrum Microscopy3 N/ c0 x4 q; v2 P/ I

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人们一直认为，哺乳动物的细胞质就是一种粘性液体，悬浮其中的细胞器和蛋白在不断做着无规则运动和随机撞击。然而，哈佛大学的一项新研究颠覆了这一理论，研究指出细胞质其实是一个波涛汹涌的胶质海洋。相关论文发表在 8 月 14 日的《细胞》（Cell）杂志上。6 q' _8 f: Y+ o4 g' g
研究人员将细胞质形容成一种有弹性的凝胶，这个环境并不适合随机扩散。细胞尤其是细胞骨架中进行着许多耗能的细胞过程，这些过程使细胞质形成了强力的波浪，推动着其中的蛋白和细胞器。
1 p; p$ `( p3 z5 Q: A% XDavid A. Weitz教授领导的研究团队，不仅提出了新的细胞质模型，还展示了一个检测细胞质波动力的新方法。鉴于细胞质内的运输主要依赖于各种耗能过程，因此在任何时间点获得细胞质中的力学谱，就能了解细胞当时的代谢状态。
0 k' V& n. C" b# s  ]9 j, ZDavid A. Weitz 教授是美国哈佛大学工程与应用科学学院的著名教授，是美国科学院院士、美国艺术与科学学院院士。Weitz教授是国际上软湿功能材料、胶体微粒系统、生物物理与生物材料、微流控等研究领域的知名专家。
3 D, j$ ^3 {$ d( Z, X! b# r6 E' n论文第一作者 Ming Guo 博士表示：“这项工作对未来的发育、癌症生物学和代谢研究会产生重要的影响。”8 s9 I+ E- p2 t
细胞生物学家一致认为细胞质里的颗粒是被动扩散，因为在显微镜下，它们之间的随机碰撞似乎符合布朗运动。结果大家都低估了细胞质在细胞复杂动态中的重要性，Guo说。
" \9 i% M! g5 X4 [& K就像用勺子搅动咖啡里的糖一样，细胞机器的运行让细胞质里的悬浮颗粒无法平静。细胞质的波涛主要是由分子马达反复拉动肌动球蛋白（actomyosin）引起的，不过其它酶促活动也能掀起波澜。3 W1 M0 p, o9 X8 |" ~
研究人员通过一系列“敲除”实验进行了验证，在去除了细胞能量源（ATP）的情况下，悬浮颗粒和细胞器的运动大大减慢。他们还将显微镜、微流变技术和光钳结合起来，建立了一种称为FSM（force spectrum microscopy）的新方法。该技术可以检测细胞质的硬度，以及注入细胞质的惰性颗粒运动，并以此计算细胞中的力。
, @3 p- O" R. J论文共同作者，NIH的Jennifer Lippincott-Schwartz 表示：“我们的结果意味着，影响分子马达活性的因素，也会间接影响细胞质的总体流变性，”。
% W. P1 c1 @: \2 i6 r! Y: c研究总结道，分子马达和酶促反应的活性改变，会影响细胞质硬度和物质运输的容易程度。而细胞质的改变又会进一步影响下游的细胞活性。目前，研究人员正在用FSM进一步研究细胞质和核质的弹性，分析它们对基因表达、代谢信号、细胞生长和运动的具体影响。1 L# ^* k: C  r
原文检索：Ming Guo, Allen J. Ehrlicher, Mikkel H. Jensen, Malte Renz, Jeffrey R. Moore, Robert D. Goldman, Jennifer Lippincott-Schwartz,Frederick C. Mackintosh, David A. Weitz. Probing the Stochastic, Motor-Driven Properties of the Cytoplasm Using Force Spectrum Microscopy. Cell, 14 August 2014; DOI: 10.1016/j.cell.2014.06.051