믹서기에 바나나를 넣으면 되돌릴 것으로 기대하지 않습니다. 그러나 살아있는 세포와 새로운 연구를 혼합하여 당신이 어쩌면 당신이해야한다고 제안합니다.
단순히 혼자 남겨두면 세포의 액체 내부 (세포질)는 일부 과학자들에게 필수적인 성분이 없어도 재 조립 할 수있는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 최근 Science 에 기술 된 실험 이 재능의 예상치 못한 범위를 밝히고 역학을 탐구했습니다. 그들은 혼돈의 침입 후에 주문을 잘 갖추어야 할 세포가 얼마나 잘 회복되어 있는지 생생하게 설명했으며 언젠가 완전히 인공적인 세포를 만들기를 희망하는 과학자들의 전망을 밝게 할 수 있습니다.
.Stanford University School of Medicine의 화학 및 시스템 생물 학자 인 James Ferrell은“실제로 실수로 발견 된 것은 8 살짜리에 대한 실험이었습니다. “난 그냥 알을 많이 가져 와서 그들을 자르고 무슨 일이 일어나는지보십시오.”
.Ferrell의 실험실의 박사후 연구원 인 Xianrui Cheng은 먼저 계란이 스크램블링하는 것을 목격했을 때 다른 것을 찾고있었습니다. 건강한 성장과 발달의 정상적인 부분으로서, 유기체는 때때로 일부 세포가 일정에 따라 죽을 필요가 있습니다. Cheng 은이 세포 자살 (아 pop 토 시스)을 담당하는 신호가 세포 내에서 어떻게 퍼지는지를보고 싶었고, 그렇게하기 위해서는 세포질이 필요했습니다.
.그는 8 살짜리가 일반적인 실험실 동물에서 알을 섞어서 쪼그리고 앉는 아프리카 개구리 Xenopus laevis 를 승인하는 방식으로 그것을 얻었습니다. , 원심 분리기. 상당한 계란 세포는 각각 1 밀리미터 이상을 측정하여 세포질의 풍성한 공급원을 만듭니다.
다음으로 Cheng은 개구리 정자를 추가했지만 그의 의도는 혼합물을 수정하려는 의도가 아니 었습니다. 대신, 아 pop 토 시스에 대한 이전 연구에서, 그는 사망 신호가 세포질을 통해 퍼질 때 정자로부터의 핵이 사라질 것이라는 것을 알았다. 그가 세포질 튜브의 한쪽 끝을 아 pop 토 시스의 트리거에 노출한다면, 핵의 사라짐은 신호의 확산을 표시 할 것이다.
그러나 죽음이 핵을 위해 도착하기 전에, 그는 그들에 대해 이상한 것을 발견했습니다. 정자 핵은 초기 무작위 위치에 남아있는 것이 아니라 스스로 재배치하고 조직하는 것처럼 보였다. Cheng이 현미경 아래의 슬라이드에서 세포질 한 방울을 더 면밀히 바라 보았을 때, 그는 핵 공간 자체가 격자와 같은 형성에서 자체적으로 나가는 것을 보았다. 더욱이, 세포 기관 (소기관)과 골격 단백질은 핵 주위에 스스로 배열되어 청에게 피부 세포와 비슷한 구획을 만듭니다.
.청은 이번에 정자없이 다시 시도했다. 그러나 여전히 세포와 같은 구획이 나타났습니다. “방금 생각했는데 어떻게 할 수 있을까? 우리는 생물, 생물학적 물질을 균질화했습니다. 어떻게 일종의 구조화 된 조직으로 돌아갈 수 있습니까?” 청은 말했다. "이것은 다시 살아 오는 것과 같습니다."
이 활동이 그랬던 것처럼 눈에 띄는 것은 전례가 없었습니다. 자기 조직은 살아있는 시스템의 여러 수준에서 발생합니다. 아미노산의 올바른 시퀀스를 함께 묶으면 긴 펩티드 사슬이 작업 단백질로 접을 수 있습니다. 초기 배아 내의 세포는 인간을 만들기 위해 조직을 생성하도록 자신을 배열합니다.
마찬가지로, 과학자들은 리보솜, 소포체, 세포 분열 동안 염색체를 나누는 스핀들, 어머니 세포를 딸로 나누는 복합체를 포함한 많은 세포 구조의 분자 성분을 취했습니다.
But notwithstanding scientists’ previous successes in getting various cellular structures to emerge outside the natural environment of the cell, Cheng and Ferrell are the first to get the entire cytoplasm to arrange itself as if inside a whole cell, said Rebecca Heald, a cell biologist at the University of California, Berkeley.
그녀는“세포질의 특성과 자기 조직 능력에 대한 놀라운 시연입니다. "시각적으로,이 계란을 균질화 한 후 자발적으로 이런 종류의 조직이 이루어질 수 있다는 것은 엄청나게 놀랍습니다."
.구획이 나오는 것을보고 Cheng과 Ferrell은 그것이 어떻게 일어 났는지 알고 싶어했습니다. 그들은 처음에는 정자에 함유 된 DNA가 책임을지지 않았다는 것을 알고있었습니다. 자기 조직은 유전자의 발현이 필요하지 않기 때문입니다. 그러나 그들은 또 다른 용의자에 빠르게 제로를 제로화했습니다. 정자에서 파생 된 별 모양의 소기관. Ferrell은“우리는 아하, 정자가 Asters를 형성하고 있으며 Asters는 세포질을 나누고 있다고 생각했다.
미세 소관이라고 불리는 중공 막대로 구성된이 Asters는 미세 소관을 구성하는 중심체로 알려진 구조에서 발아합니다. 세포가 분열 사이에 놓일 때, 미세 소관은 세포의 내용을 구성합니다. 개구리 계란에는 유용한 센트로 좀이 부족하므로 정자를 첨가했을 때 세포질에 강력한 조직 도구를 주었다.
.그러나 세포질은 없이는 할 수 없었습니다. 정자가 없으면 그 과정은 여전히 두 배나 길고 다르게 진행되었지만 그 과정은 여전히 발생했습니다. 세포질로 형성된 작은 공극이 빈 테두리 구역으로 합쳐졌다. 이러한 경계 내에서, 미세 소관은 자체적으로 조직되어 궁극적으로 정자 센트로 좀의지도하에 형성된 구획을 생성했다.
Heald는“이것은 나를 놀라게하지는 않지만 다른 사람들을 놀라게 할 것이라고 확신합니다. 그녀의 연구는 다른 사람들의 연구와 함께 중심체없이 미세 소관 구조를 만들 수 있음을 보여주었습니다. 열쇠는 미세 소관 자체에 있습니다. "생물학은 과정이 매우 중요 할 때 여러 가지 메커니즘을 지원하기를 원하기 때문에 이중화로 가득 차 있습니다."라고 그녀는 말했습니다.
자석과 마찬가지로 미세 소관은 편광됩니다. 그들의 플러스 끝이 바깥쪽으로 자라면서 핵 근처에있는 중심체에 부착 된 마이너스 엔드는 힐드가 세포 내의 나침반으로 묘사하는 것을 형성합니다. 다이네 인, 미세 소관을 따라 페리화물과 같은 운동 단백질은 극성에 의해 유도된다. (때로는 그화물에 재배치 해야하는 미세 소관 조각이 포함되어 있습니다.)
자기 조직은 미세 소관과 운동 단백질을 모두 필요로한다 (Cheng 및 Ferrell). 그들이 미세 소관 형성을 방지하고 Dynein이 작동하는 것을 억제 할 때, 구획 형성은 중지되거나 심각하게 손상되었다. 과학자들은 세포의 내부 구조의 또 다른 주요 구성 요소 인 단백질 액틴의 미세 필라멘트도 조직을 이끌 것이라고 예상했지만 Actin은 불필요한 것으로 판명되었습니다.
Heald는 일부 예외를 제외하고 다른 세포는 자기 조립에 대해 유사한 능력을 가지고 있다고 의심합니다. "일부 셀 유형에는 되풀이 될 수없는 훨씬 더 복잡한 조직이 있습니다."라고 그녀는 이메일로 썼습니다. Cheng은 이제 다른 종의 다른 유형의 세포와 계란을 테스트하고 있습니다.
이 능력은 세포가 나누기를 마치면 유용 할 수 있으며 방금 상속 된 구성 요소를 재구성해야한다고 Ferrell은 말했다. 그는 또한 특정 유형의 세포가 조직의 단단한 공간을 쥐고 그 과정에서 내용물을 뒤로 젖히야하는 면역 및 암 세포와 같은 자체 조립해야 할 필요가있을 수 있다고 의심합니다.
.Ferrell은“저는 생물학적 시스템이 얼마나 강력하게 진화하고 자신을 구성하고, 조직을 조직하기 위해 얼마나 강력하게 생물학적 시스템이 진화하고 선택되는지에 대한 교훈을 완전히 배운 적이 없다고 생각합니다.
자가 조직화 된 구획에는 세포의 하나의 주요 성분 인 막이 부족합니다. 세포를 둘러싼 막은 그것을 외부 세계와의 관계로 정의합니다. 파리의 Curie Institute의 세포 생물 학자 인 Michel Bornens는“유기체의 피부와 같습니다. 이메일로.
막이없는 구획은 Syncytia라는 자연 생물학적 이상한 것과 비슷합니다. 슬라임 곰팡이 및 과일 파리 배아와 같은 유기체에서 발견되는이 큰 세포에서, 다중 핵은 동일한 세포질을 공유합니다. 다트머스 대학의 발달 생물 학자 인 에릭 그리핀 (Erik Griffin)에 따르면 단일 파리 배아에는 약 6,000 개의 핵이 포함될 수 있다고한다. 그는“나에게 그것이 어떻게 생겼는지”라고 그는 세포와 같은 구획에 대해 말했다. 그들은 그러한 큰 세포 성 시스템이 어떻게 조직 될 수 있는지 설명하는 데 도움이 될 것이라고 덧붙였다.
.개발 과일 파리 배아 내의 핵과 마찬가지로 Cheng과 Ferrell의 실험을 포함하는 구획은 더 많은 자신의 생산으로 나뉘어졌습니다. 일반적으로 멤브레인은이 과정을 묘사 할 것이지만, 구획을 둘러싼 공극은 경계가되었습니다. "경계가 없으면 부서가 일어나는 것을 볼 수 없습니다"라고 그녀는 말했습니다. "이것은 자발적으로 경계를 만들었습니다."
막 내에서 개별 세포와 같은 구획을 단열 시켜서“진정으로 재구성 된 세포”로 만들 수있는 방법을 찾는 것은 진정한 획기적인 일이라고 Bornens는 말했다.
생물 학자들은 20 년 이상 동안 최소 세트의 구성 요소에서 세포를 재구성하려고했습니다. 이러한 인공 세포는 여전히 멀리 떨어져있을 수 있지만 자연 세포가 어떻게 기능하고 스스로를 건설하는지에 대한 강력한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 또한 세포가 새로운 목적으로 어떻게 설계 될 수 있는지를 밝힐 수 있습니다.
현재까지 생물 학자들은 작은 물방울과 챔버 사용과 같은 여러 가지 방법으로 인공 세포를 분할하려고 노력했습니다. 그러나 그리핀에 따르면 세포질이 세포와 같은 구획으로 구성 될 수 있다는 발견은 공학이 불필요 할 수 있음을 시사한다. "셀은 스스로 할 것"이라고 그는 말했다. "구별이 구조를 부여하고 있으며 여기에서 자연스럽게 형성되고 있습니다."
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