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。
摘要:尽管被称为我们细胞的简单动力室,但线粒体令人惊讶地复杂。作为半自主细胞器,线粒体必须灵活适应细胞环境中的动态变化。大约75年前的开创性工作表明,磷酸化构成了这种调节范式,最初发现是从线粒体基质中微调丙酮酸脱氢酶的活性。除了这一早期发现之外,磷酸化影响线粒体的程度在很大程度上尚未得到探索。我们注意到线粒体容纳多个蛋白质磷酸酶,这表明,蛋白质去磷酸化最少可以增强细胞器功能。我们的工作表明,在线粒体磷酸酶敲除时,数百个磷酸化事件可重复增加,这表明这些细胞器中存在广泛但不足的调节网络。最近的一个例子涉及线粒体磷酸酶PPTC7,该磷酸酶PPTC7在被淘汰时会在小鼠中引起完全渗透的致死性 - 一种引人注目的表型表明,适当调节的线粒体磷酸化对于哺乳动物发育至关重要。我们最近发现,PPTC7定位于外部和内部线粒体室,以动态介导基于磷酸化的调节线粒体功能从“内而外”。在本演讲中,我不仅概述了我们最近了解基于磷酸化的线粒体功能的工作,而且还将讨论我们对这些细胞器的发现如何塑造了我的科学旅程。
尽管疟疾人寄生虫具有巨大的重要性,但其超微结构的一些基本特征仍然晦涩难懂。在这里,我们采用高分辨率体积电子显微镜检查和比较了恶性疟原虫的可传染性男性和女性性血统的超微结构,以及更深入研究的无性血液阶段,重新审视了3D中先前描述的现象。这样做,我们通过示例在配子细胞中表现出多个线粒体的存在来挑战单个线粒体的广泛接受概念。我们还提供了配子细胞特异性细胞抑制剂或细胞口的证据。此外,我们生成了寄生虫内质网(ER)和高尔基体设备的第一个3D重建,以及在感染的红细胞中诱导的配子细胞诱导的外质结构。评估细胞器之间的互连性,我们发现了细胞核,线粒体和apicoplast之间的频繁结构作用。我们提供了证据,表明ER是与众多细胞器和配子细胞的三叶骨膜的混杂相互作用。这些体积电子显微镜资源的公共可用性将有助于其他具有不同研究问题和专业知识的其他人的重新介入。总的来说,我们以纳米尺度重建了恶性疟原虫配子细胞的3D超微结构,并阐明了这些致命的寄生虫的独特细胞器生物学。
研究表明,二烯酮化合物具有肿瘤选择性抗癌活性,与 TP53 的突变状态无关。先前的研究表明,此类化合物引起的细胞死亡与泛素蛋白酶体系统 (UPS) 的抑制有关。在这里,我们通过展示二烯酮化合物 b-AP15 抑制长寿命蛋白质的蛋白酶体降解来扩展先前的研究结果。我们表明,接触 b-AP15 会导致伴侣 VCP/p97/Cdc48 和 BAG6 与蛋白酶体的结合增加。将 b-AP15 产生的基因表达谱与 siRNA 引起的基因表达谱进行比较,表明蛋白酶体相关去泛素酶 (DUB) USP14 的敲低与药物反应最密切相关。 USP14 是 b-AP15 的一个已验证靶标,我们表明 b-AP15 与酶泛素结合口袋中的两个半胱氨酸 Cys203 和 Cys257 共价结合。与此一致,删除 USP14 会导致对 b-AP15 的敏感性降低。然而,发现靶向 USP14 并不能完全解释观察到的蛋白酶体抑制。为了寻找其他靶标,我们利用全基因组 CRISPR/Cas9 文库筛选和蛋白质组整体溶解度改变 (PISA) 分别识别机制必需基因和 b-AP15 相互作用蛋白。删除编码线粒体蛋白的基因会降低对 b-AP15 的敏感性,这表明线粒体功能障碍与 b-AP15 诱导的细胞死亡有关。使用 PISA 确定了已知参与 II 期解毒的酶,例如醛酮还原酶和谷胱甘肽-S-转移酶,作为 b-AP15 靶标。不同的探索方法产生不同的结果这一发现可以用以下方式解释:
自组装在自然和材料科学中起着至关重要的作用。[1] 在自然界中,生物分子自组装成细胞器,细胞器进一步组织成细胞和多细胞生物体。同样,自组装也用于材料合成,将小的独立单元组织成越来越复杂的结构和材料。[2–4] 一种特别流行的分子单元是聚合物,它已用于制造纳米颗粒、纤维和水凝胶等结构。[5–9] 这些材料虽然在许多领域(特别是在生物医学应用)中都至关重要,但却具有根本的局限性:当前的方法仅报告通过弱非共价相互作用(如疏水、静电或 π-π 堆积相互作用和氢键)进行的聚合物自组装,[1] 这些相互作用都对环境条件(如溶剂极性、温度、离子强度、pH 值和共溶质)极其敏感。此外,
药物输送技术的进步使得各种货物(如小分子药物、核酸和蛋白质)能够被封装,并能够靶向特定的组织和细胞类型,以提高输送效率。1-4此外,近年来,这一策略得到了进一步发展,可以控制输送载体的细胞内运输行为,以靶向特定的细胞器。5-8适当的细胞器靶向性可以增强治疗效果,并最大限度地减少不利的副作用。线粒体是亚细胞器中很有希望的靶点,因为它们通过产生三磷酸腺苷(ATP)作为能量来源、控制活性氧(ROS)和钙离子水平以及调节细胞凋亡,在细胞代谢中发挥着重要作用。9、10线粒体的这些关键功能不仅由核 DNA 而且还由线粒体 DNA(mtDNA)中编码的重要蛋白质支持。 11、12 人类的线粒体 DNA 是多拷贝、环状和双链的,编码 37 个基因;22 种转移 RNA (tRNA)、13 种对氧化磷酸化诱导的 ATP 合成至关重要的蛋白质和 2 种核糖体 RNA (rRNA)。13、14 与核 DNA 不同,线粒体 DNA 不受组蛋白包装和保护,而是与解旋酶形成类核 15,并长期暴露于线粒体产生的 ROS,因此容易受到突变的影响,这种风险会随着时间的推移而增加
内共生症在海洋环境中是一种广泛且在生态上具有重要意义的现象。这些内共生伙伴如何发展为具有新细胞器的有机体,仍然是未知的,需要调查现代共生体。dinotoms,具有进化中间硅质质体的dinoflagellates,被认为是研究细胞器发生的出色模型,因为它们在连续三个但不同的阶段保持了。努力了解宿主的鞭毛藻 - 结合硅藻的关系受到了共生的任何一个成员的遗传转化方法的限制。为了解决这种缺陷,我们修改了现有的硅藻生物和共轭转化方法和硅藻nitzschia captiva的冷冻保存方案,这是kleptoplastic dinotom dinotom dinotom dinotom dinotom duinotom durinskia capensis的重要猎物。Through the use of Phaeo dactylum tricornutum, Cylindrotheca fusiformis, and native Nitzschia captiva diatom designed plasmids, we suc cessfully express and target EGFP to the cytosol, mitochondria, and plastids of N. captiva, and visualize these organelles inside D. capensis in vivo, allowing specific labeling and tracking of摄入后的细胞器和蛋白质。此外,我们尝试利用CRISPR/CAS9来瞄准引入的EGFP基因,但找不到成功基因编辑的证据。