化石中保存的細胞膜融合瞬間

近日英國出版的《分子膜生物學》(Molecular Membrane Biology)雜志刊登了我所王鑫研究員等完成的關于化石植物中膜融合過程的研究論文。這項研究展示了植物細胞中難得一見的膜融合瞬間的膜結構。

膜融合與細胞中的很多生理活動過程有密切的關系。由于這個過程轉瞬即逝，在現代結構生物學研究中一直是一個難于捕捉和研究的關鍵問題之一。此前人們曾經報道過，膜融合過程中形成的融合孔的中央會形成一個中央塞，但是這個中央塞的來源卻知之不詳。在古生物學的傳統觀念中，化石中與生命活動密切相關的細胞質被認為完全降解了，因此古植物的生理活動被認為是一個無從談起的研究目標。但是近來的古植物學研究發現了越來越多的植物細胞質化石及其超微結構。此前王鑫團隊曾于2007年報道了植物化石細胞中的膜融合瞬間，但是并不知道這個過程的詳細步驟。

在新發表的論文中，王鑫等人在前面研究的基礎上進一步深入研究了美國中新世植物化石中的膜融合現象。經過長時間仔細的觀察，他們發現了融合孔中形成中央塞的過程：融合孔中殘余的小泡膜和細胞膜共同形成了中央塞，其中小泡膜和細胞膜的內層形成一個恨水基在外的盤狀結構。這是人們首次觀察到即使在現代生物細胞中都很難發現的細節。它在化石中的出現為人們解讀膜融合的過程提供了珍貴的線索，也為模擬膜融合過程提供了獨特的參考依據。這個難得證據也暗示固定這一瞬間的過程是迅速完成的，很可能與雷電現象有關系。

推薦原文出處：

Molecular Membrane Biology  doi:10.3109/09687688.2010.536169

Palaeontological evidence of membrane relationship in step-by-step membrane fusion

Xin Wang 1, Wenzhe Liu2, & Kaihe Du3

Studies on membrane fusion in living cells indicate that initiation of membrane fusion is a transient and hard to capture process. Despite previous research, membrane behaviour at this point is still poorly understood. Recent palaeobotanical research has revealed snapshots of membrane fusion in a 15-million-year-old fossil pinaceous cone. To reveal the membrane behaviour during the fusion, we conducted more observations on the same fossil material. Several discernible steps of membrane fusion have been fixed naturally and observed in the fossil material. This observation provides transmission electron microscope (TEM) images of the transient intermediate stage and clearly shows the relationship between membranes. Observing such a transient phenomenon in fossil material implies that the fixing was most likely accomplished quickly by a natural process. The mechanism behind this phenomenon is clearly worthy of further enquiry.

Keywords: Membrane, relationship, fusion, quick, fixing, lightning

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