可导致昏睡病的锥虫 被发现具有独特的性细胞产生过程

2021年06月11日 18:31 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

布里斯托大学的一支研究团队,刚刚观察到了可导致人类感染“非洲昏睡病”的锥虫(trypanosomes)是如何产生性细胞的。作为一种单细胞寄生虫、同时也是一种真核生物,减数分裂也是它的一个主要特征 —— 每个生殖细胞依次从负责传递基因的亲代生殖细胞分裂出来。

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(图自:Lori Peacock 博士)

传统的生殖细胞会分裂两次,以同时产生所有四个性细胞(或 gametes / 配子)。比如人类的四个精子,就是由一个单独的生殖细胞产生的。

但该校生物科学学院的 Wendy Gibson 教授带领的这支研究团队,却观察到了几个奇怪的特征,可知这些寄生虫的细胞并未遵守常规的生物学规则。

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研究配图 - 1:布氏锥虫的减数分裂模型

具体说来是,锥虫具有两种独特的细胞内结构,分别是动质体(环状 DNA 网络)和糖体(一种包含糖酵解酶的膜封闭细胞器)。

其并不遵循“DNA 忠实转录为 RNA”的主要法则,而是在生成后返回并编辑一些 RNA 转录本。

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研究配图 - 2:使用抗酪氨酸化 α-微管蛋白的 YL1/2 抗体鉴定基体

Wendy Gibson 教授解释称:与我们熟知的正常细胞生物学规则相比(比如酵母和小鼠),锥虫的减数分裂方式可谓特立独行。

在它之外,还有一个奇妙的单细胞生物(原生动物)的世界,但我们对此知之甚少。而锥虫之所以得到如此多的关注,也因为它们是人类和牲畜易感的一种病原体。

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研究配图 - 3:减数分裂过程中线粒体和细胞核的可视化

生物学家认为,在几十亿年前第一个复杂细胞出现之后,有性生殖很早就开始了进化。

性细胞是通过一种被称作减数分裂的特殊形式产生的,此过程会让染色体的数量减少一半,因此配子只有一套完整的染色体(而不是两套)。

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研究配图 - 6:HAP2::YFP 的衍生表达

来自两个配子的染色体组,会在有性生殖的过程中结合,以在后代中产生新的基因组合。而像锥虫这样的致病微生物,显然进化得更倾向于将大量可致病的基因,结合到一个菌株中。

通过对这种过程的深入了解,有助于科学家们了解新型致病微生物菌株是如何产生的,以及耐药性等特征是如何在不同菌株之间传播的。

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研究配图 - 8:细胞形态的主成分分析

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《通讯生物学》(Communications Biology)期刊上。

原标题为《Sequential production of gametes during meiosis in trypanosomes》。

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