中心餐厅的自我创造之美

这个故事最初是由知名杂志。

y在科学文章中，“美丽”一词并不常见。然而，我们很容易理解为什么细胞生物学家Niccolò Banterle和Pierre Gönczy在最近描述一个叫做中心粒的关键细胞结构时使用这个词审查．瑞士洛桑联邦理工学院的科学家们正在帮助提供一个更精确的视角，来了解我们的细胞是如何构造这个微观奇迹的。

从横截面图中可以看出，中心粒是一个圆柱形细胞器，由九组优雅的三个中空管组成，称为微管。每个中心粒的直径约为浓密的人类头发（约250纳米）宽度的1-300倍，长度为头发的两倍。它位于细胞的一个区域，在显微镜下看起来很模糊；这个模糊的斑点加上中心粒一起被称为中心体。每一个人的身体里都有数万亿的细菌。中心体疾病与多种出生缺陷有关，如某些形式的侏儒症和小头畸形，可能与癌症有关。

中心粒已经存在了20多亿年，存在于各种各样的生命形式中，可能以不同的方式使用它们。在像绿虫或布鲁氏锥虫(引起昏睡病的寄生虫)这样的单细胞生物中，中心粒形成鞭毛的核心，鞭毛是一种鞭笞状的附肢使细胞（包括人类精子细胞）自我推进。“这可能是中心粒首先进化出来的工作，”格茨说。

然而，随着时间的推移，同样的结构被用于另一种功能：微调细胞的有序分裂。我们每个人一开始都是一个受精卵细胞，然后分裂成两个子细胞，每个子细胞各自产生两个女儿，依此类推。以正确的方式在适当的时间内完成足够的分割对于正确构建发育中的组织至关重要。

以下是作为细胞分开的内容：在分裂的开始时，将中心组分为一半，将两个半聚硅酸叶分成每个部分。两个得到的中心转向细胞的相对侧。从每个中心体发芽的微管，然后向细胞的中心生长，其中含有细胞遗传物质的染色体被排列在等待。微管闩锁在每条染色体上，然后 - 在正确的时间 - 将其朝向它们附接到的杆。这样，细胞确保每个女儿都会获得每位DNA的副本。

荷兰乌得勒支大学的细胞生物学家安娜·阿赫曼诺娃解释说，中心体并不是严格要求的。“实验表明，许多细胞也可以划分如果没有它们，整个过程就会变得非常混乱，”她说。首先，细胞需要更长的时间来正确组织微管进行分裂。另一方面，染色体可能最终进入错误的细胞，或者完全丢失。阿赫曼诺娃说，这一过程仍在某种程度上起作用，但中心体使它变得强大。

当然，分裂的结果是一个细胞现在只有两个中心粒。为了协调下一个分区，它将需要四个分区，因此在再次分区之前，它会再增加两个分区。这是如何发生的：一个新的中心粒在一个旧的中心粒的一侧诞生，位置独特，以一种不寻常的、有点自杀倾向的蛋白质PLK4的积累为标志。“大多数情况下，”贡齐解释说，“新形成的PLK4蛋白会标记自己被破坏，并被细胞回收。”但一旦在细胞生命中，它们会堆积在每个旧中心粒一侧的一个点上。一个全新的中心点建立起来了。

为了指导新的中心粒的构建，细胞首先在旧的中心粒周围构建一个支架。这个支架捕获了9对名为SAS-6的蛋白质，它是中心粒惊人的9倍对称的起源。SAS-6蛋白形成一个圆形中心。在这个中枢上，有9个辐条——部分是SAS-6，部分是其他蛋白质——附着，将SAS-6中枢的对称性转化为发育中的结构。在辐条末端的“针尖”处，先是一个，然后是两个，然后是三个微管形成，然后融合在一起，形成一个坚固的、成熟的中心粒。

稳健很重要，解释了Gönczy，因为半心菜经历了很多磨损。去年，一群由斯坦福大学的生物学家Tim Stearns领导的科学家研究具有单微管而非三微管中心粒的突变人类细胞。他们观察到，在细胞分裂过程中，许多中心粒被撕裂。

英国剑桥大学的细胞生物学家Fanni Gergely解释说，人的细胞在没有中心粒或中心体的情况下无法生存，但我们中的一些人确实能够克服这些缺陷。她说：“有些人中心体蛋白质的编码基因发生突变，导致产生相当不寻常的中心体。”。另一些产生的细胞含有太多的蛋白质。

这些误差的结果通常是相似的：细胞分裂发生，但具有大的延迟，通过消除不规则或缓慢分区细胞的生物控制来制造更差。“到一个开发的胚胎，只有有限的时间来增长它所需的所有细胞，这是一个大问题 - 特别是在诸如细胞数量在很大程度上在出生时固定的大脑的区域，”Gergely说。低细胞数意味着有一些这些突变的人可能出生有非常小的体或更常见的小头和大脑和大脑 - 一种称为原发性微微术的病症，与认知障碍有关。

Gergely正试图了解这种情况。如果他们在生命后期出现，她也很兴起。“胚胎延迟细胞分裂的相同的中心缺陷可能导致成年人癌症，”她说。例如，最近的筛选研究，透露很多癌细胞都有多余的中心粒。中心粒通常也异常长，导致它们产生过多的微管，这可能导致染色体分裂不准确，并使癌细胞更具侵袭性。Gergely说，一些新的实验性疗法旨在破坏癌症细胞中心粒，尽管这些试验的结果还没有出来。

中心粒不仅在细胞分裂期间很重要:微管也可以从不分裂的细胞的中心粒中生长。染色体不会被拖来拖去，而是形成了细胞内部骨架的一部分——网状的蛋白质丝提供了力量和支持，使细胞能够移动和协调内部物质的运输。科学家们正在研究中心体如何帮助这些微管生长。

在实验室的高浓度下，由微管组成的蛋白质称为微管蛋白，它们完全自发地结合成空心管。Akhmanova和乌得勒支大学的同事吴景超说，在细胞中，它们从来没有这样做过写道2017年细胞与发育生物学年度回顾．

“细胞不想到处生长微管，”Akhmanova说。因此，它通过建造一个支架，在围绕中心粒的微观模糊区域内作为一个引导物，使事情处于受控状态。她说，只有在这种支架的帮助下，微管蛋白才会像乐高积木一样相互作用。

Centosome不是唯一一个发生这种情况的地方，Akhmanova增加了。随着细胞专业，微管可能在其他地方发芽。通过这种方式，每种细胞类型都会增长它需要移动，吸收或释放分子的需要，而无需详细，每个项目的指令。“细胞构建自己，没有任何”计划“在哪里放在哪里，”阿克马诺瓦说。然而，这一切都很漂亮。

蒂姆·弗尼曼（Tim Vernimmen）是比利时安特卫普附近的一名自由撰稿人。他写关于生命科学的文章。

编者注：这个故事是2018年6月4日更新的，澄清细胞生物学家皮埃尔Gönczy和NiccolòBanterle的隶属关系。他们在洛桑瑞士联邦理工学院工作;瑞士实验癌症研究所研究，在早期版本的故事中引用，是EPFL中的一个部门。

可知杂志是一个独立的新闻努力从年度评论。