菊花含量,东亚本地的一种物种众所周知,是耕种的菊花的祖细胞之一,该物种以其观念和药用价值而生长。先前关于菊花的基因组研究在分析该植物谱系时,很大程度上忽略了质体基因组(质体)和线粒体基因组(有丝分裂基因组)的动力学。在这项研究中,我们测序并组装了二倍体和四倍体C的质体和有丝分裂组。芳香。我们使用了来自27种具有质体和有丝分裂组完整序列的数据,以探索细胞器基因组之间序列演化的差异。二倍体和四倍体C中的细胞器基因组的大小和结构通常相似,但四倍体C. indimum和C. indimum var。芳香族在有丝分裂组中包含独特的序列,这些序列还包含先前未描述的开放式阅读框(ORF)。跨菊花有丝分裂组的结构变化很大,但是从质体转移到有丝分裂基因组的序列得到了保存。最后,有丝分裂基因组和质子基因树之间观察到的差异可能是这两个基因组中基因之间序列演化速率差异的结果。总共提出的发现大大扩展了研究菊花细胞器基因组进化的资源,并可能在将来可以应用于保护,育种和基因库。
摘要:细胞隔室中不同生物逻辑过程的时空组织是朝着工程功能性人工细胞迈出的关键步骤。模仿人造细胞内部的受控双向分子通信仍然是一个明显的挑战。在这里,我们在合成微型室中提供了可编程膜的类似细胞器的DNA凝聚力之间可进行照片开关的分子传输。我们使用液滴微流体化学来通过液态液相分离在油中的液滴分离来制造膜的无融合DNA凝聚力,并利用内部DNA作为人工体细胞器,以通过光子调节的无效的生物细胞和生物局部转移生物核酸菌群来模仿细胞内通信。我们的结果突出了一个有前途的新途径,可以通过功能网络组装人造细胞。
图1。(a)Berghia stephanieae和(b)Hermissenda opalescens中的线虫细胞中的特殊吞噬作用(即,在(a)berghia berghia opalescens中。(c)从Goodheart等人修改的广义CNIDOSAC示意图。2018 [14](根据CC by 4.0 Creative Commons许可)突出了Cnidosac的主要功能。(插图)线虫细胞(n)是由cnidosac(CS)内的cnidophages吞噬的。缩写:C,Cerata; CI,Cilia Tufts; CP,Cnidophage,DG,消化腺; E,Cnidosac的入口; EP,上皮; ex,从cnidosac退出;他,血细胞; m,肌肉; n,黑头囊。
摘要在过去25年中,在LMNA基因中具有突变的各种实验模型中已经报道了核包膜(NE)扰动。尽管LMNA突变的NE扰动是横纹肌肉损伤的基本特征的假说,已获得广泛的接受,但由NE损伤引起的分子序列造成的分子序列以及它们如何基于疾病发病机理,例如心肌病(LMNA心脏疾病)仍然很差。最近,我们通过在成人心脏中采用心肌细胞 - 特异性LMNA缺失来阐明这种结果。,我们在心脏功能恶化之前观察到广泛的NE扰动,并在核周空间中旁边损害。高尔基体受到了特别的影响,导致细胞保护应激反应可能会因高尔基体的进行性恶化而破坏。在这篇综述中,我们讨论了LMNA心肌病的病因,并将核周的“井肌创伤”作为NE损伤和疾病发病机理之间的联系。
fi g u r e 1脂质液滴:代谢,形态和组成。(a)主要代谢途径和中间代谢产物的简化方案参与LDS的生物发生和消耗。有关其他详细信息,请参见文本。fa,脂肪酸; FA-COA,酰基辅酶A; CPT1,肉碱棕榈转移酶I; CAC,柠檬酸周期; FASN,脂肪酸合酶; Oxphos,氧化磷酸化; ACC,乙酰辅酶A羧化酶; GPAT,甘油-3-磷酸酰基转移酶; AGPAT,1-酰基-SN-甘油-3-磷酸酰基转移酶; PAP,磷脂酸磷酸酶; DGAT,二甘油类酰基转移酶-1和-2; ACSL,酰基-COA合成酶; ATGL,脂肪甘油三酸酯脂肪酶; HSL,激素敏感脂肪酶; MAGL,单酰基甘油脂肪酶; NCEH,中性胆固醇酯水解酶。(b)内质网中发生的LD生物发生的示意图(ER)。酯化后,中性脂质积聚在ER双层中,形成透镜结构,该结构在ER双层内经过相位分离并成长为形成新生LD的细胞质。细胞质和ER蛋白被募集到LDS表面,促进其生长并萌芽到成熟的LDS中。附件蛋白在此过程中合作。在上面板(红色:TAG的化学结构)中说明了脂肪酸(FA)到三酰基甘油(TAG)中的酯化。(c)。用油酸处理肝HuH7细胞以诱导LD形成16小时(左图)。plin2(绿色)用特异性抗体定位,并用Lipidtox染色中性脂质。(n)表示细胞的核。箭头标记高放大倍数插图中的LD。THP-1细胞进行TEM分析(右图)。脂质液滴由它们的球形形态,相对较低的电子密度和通过单个磷脂单层界定。(d)代表LDS上主要蛋白质的简化方案。(e)该方案包含一些由病原体在宿主细胞中分泌的毒力因子操纵的LD蛋白(黑色)的例子(红色)(有关详细信息,请参见文本)。
在脊椎动物和蚊子的生命周期中,支持疟原虫疟原虫生存的一些细胞器适应性包括内质网、线粒体和顶质体。这种高度展开的内质网支持高蛋白质合成,从而促进寄生虫的快速生长和复制。线粒体在这种寄生虫中起着至关重要的作用,推动能量产生和调节新陈代谢。顶质体是来自红藻来源的次级共生的残留质体,对脂质合成、异戊二烯生产和脂肪酸延长至关重要。提供必需的、宿主无法获得的代谢物。对这些细胞器的研究可能会带来针对疟疾等疾病的新疗法,并有助于解决全球健康问题。
胰腺 β 细胞通过产生和分泌胰岛素在葡萄糖稳态中发挥关键作用。胰岛素释放受损会导致慢性高血糖症,并导致 2 型糖尿病 (T2D) 的发展。胰岛素储存在分泌颗粒中,当血糖水平升高时,分泌颗粒被运输到质膜上,然后胞吐到循环系统中。将葡萄糖代谢与胰岛素分泌联系起来的机制很复杂,涉及 Ca 2+ 和磷脂信号传导。膜接触位点 (MCS) 是细胞器膜紧密相邻的特殊区域,为两个区域之间的非囊泡脂质交换和 Ca 2+ 运输提供了管道,但它们对正常 β 细胞功能的重要性尚不清楚。在这里,我们发现了一种涉及 ER 和胰岛素颗粒的新型 MCS,它们促进了两个细胞器之间的脂质交换。氧固醇结合蛋白 (OSBP) 是一种胞浆脂质转运蛋白 (LTP),它以 Ca 2+ 和 pH 依赖的方式被募集到这些 MCS 中,并催化颗粒状 PI(4)P 与 ER 胆固醇的交换。这种机制对于正常的胰岛素分泌至关重要。跨膜蛋白 24 (TMEM24) 是一种 ER 锚定的 LTP,它与质膜 (PM) 动态相互作用并为其提供磷脂酰肌醇(其他磷酸肌醇的前体)。我们发现 TMEM24 定位在空间和时间上受 Ca 2+ 和二酰甘油 (DAG) 调节,并且从 PM 分离后,它稳定在 ER-线粒体 MCS 上。TMEM24 的缺失导致 ER 和线粒体 Ca 2+ 失调、ATP 产生受损以及胰岛素分泌减少。高分辨率成像进一步显示,TMEM24 还位于靠近线粒体的一组新合成的胰岛素颗粒附近。这些细胞器接触还由线粒体上的电压依赖性阴离子通道 (VDAC) 和 Mitofusin-2 以及胰岛素颗粒上的囊泡核苷酸转运体 (VNUT) 的存在定义。VNUT 表达减少会消除线粒体和胰岛素颗粒之间的相互作用,并导致胰岛素颗粒的生物合成和胞吐受损。总之,我们的研究结果强调了不同 MCS 在维持正常 β 细胞功能方面的重要作用。
RNA 和蛋白质的凝聚是细胞功能的核心,对其进行编程的能力在合成生物学和合成细胞科学中将非常有价值。在这里,我们介绍了一个模块化平台,用于从定制的、可折叠和共转录组装的分支 RNA 纳米结构中设计合成 RNA 凝聚物。最多可同时形成三种正交凝聚物,并通过嵌入的荧光发光适体选择性地积累荧光团。RNA 凝聚物可以在合成细胞内表达,以产生具有可控数量和相对大小的无膜细胞器,并显示出使用选择性蛋白质结合适体捕获蛋白质的能力。可以通过引入专用的连接体构造来调节原本正交的纳米结构之间的亲和力,从而能够产生具有规定程度的相间混合和多种形态的双相 RNA 凝聚物。可编程 RNA 凝聚物的原位表达可以为生物细胞和合成细胞中功能的空间组织奠定基础。
自从 Palmer 和 Herbon [ 1 ] 注意到六种芸苔属和萝卜属植物的线粒体DNA进化模式存在差异以来,植物线粒体DNA (mtDNA)在序列上进化缓慢但在结构上进化迅速这一长期未解之谜已经持续了近 40 年。后续分析证实并延续了这一悖论。一方面,尽管编码了类似的电子传递链基因,但植物线粒体DNA的同义核苷酸替换率 (dS) 比哺乳动物线粒体DNA低一个或两个数量级。此外,植物线粒体DNA包含较大的非编码区,而动物线粒体DNA则较小且编码密集。与质体DNA (ptDNA)相比,植物线粒体DNA表现出明显更大的结构变异性,但在被子植物中,其dS 却不到ptDNA的三分之一 [ 2 , 3 ]。另一方面,一些远缘植物类群独立地表现出线粒体 DNA d S 令人惊讶的加速,如车前草、蝇子草、筋骨草和天竺葵 [ 4 − 7 ] 。例如,S. noctiflora 在过去 500 万年中 d S 增加了 100 倍,而在车前草中,最快和最慢物种之间的差异约为 4000 倍 [ 4 , 8 ] 。人们在很大程度上不知道是什么机制形成了这种非典型的加速,如果有的话,这些谱系之间是否共享这种加速。这些观察结果自然引发了关于植物线粒体 DNA 序列和结构突变如何产生、修复、保留和固定的讨论。这些讨论反过来又有助于进化假说更好地适应线粒体DNA中的其他基因组特征,包括但不限于基因组大小、RNA编辑、基因谱、非编码区域,从而引发关于这些过程是否具有适应性或非适应性的更广泛争论[9−16]。
细胞器接触位点是通过分子绑扎复合物并置两个异源膜的区域。这些接触位点在轨道间通信和细胞功能整合中很重要。但是,可视化这些微小的焦点并识别接触位点蛋白质组一直具有挑战性。近年来,已经开发出基于荧光的方法来可视化细胞器的动态物理相互作用,而接近标记方法的方法有助于在接触位点促进蛋白质组织。在这篇综述中,我们解释了这些接触站点记者的设计原理:一种基于内源性系和/或绑定络合物如何定位到接触位点的双轨相互作用机制。我们将联系站点记者分为三类:(i)单蛋白系统,(ii)带有细胞器接近的活性报告信号的两个组件系统,以及(iii)接触站点蛋白质组的记者。我们还突出了具有高时间空间分辨率的高级成像分析,以及用于检测接触位点的机器学习算法的使用。